Birincil hücre - Primary cell
Bir birincil hücre a, pil (bir galvanik hücre tasarlanmış) bir kere kullanılır ve atılır ve bir ikincil hücre (gibi elektrik ile şarj ve yeniden kullanılması için şarj edilebilir pil ). Genel olarak, hücrede meydana gelen elektrokimyasal reaksiyon tersine çevrilemez, bu da hücreyi yeniden şarj edilemez hale getirir. Birincil hücre kullanıldığından, pildeki kimyasal reaksiyonlar , gücü üreten kimyasalları tüketir; bittiğinde, pil elektrik üretmeyi durdurur. Buna karşılık, ikincil bir hücrede , yeniden şarj etmek için bir pil şarj cihazıyla hücreye bir akım verilerek, kimyasal reaktanları yeniden oluşturarak reaksiyon tersine çevrilebilir . Birincil hücreler, el fenerleri ve taşınabilir radyolar gibi küçük ev aletlerine güç sağlamak için çeşitli standart boyutlarda yapılır .
Birincil piller, 50 milyar dolarlık pil pazarının yaklaşık %90'ını oluşturuyor, ancak ikincil piller pazar payı kazanıyor. Her yıl dünya çapında yaklaşık 15 milyar birincil pil atılıyor ve neredeyse tamamı çöplüklere gidiyor. Piller içerdikleri toksik ağır metaller ve güçlü asitler ve alkaliler nedeniyle tehlikeli atıklardır . Çoğu belediye bunları bu şekilde sınıflandırır ve ayrı olarak elden çıkarılmasını gerektirir. Bir pili üretmek için gereken enerji, içerdiği enerjiden yaklaşık 50 kat daha fazladır. Küçük enerji içeriğine kıyasla yüksek kirletici içeriği nedeniyle, birincil pil israf edici, çevre dostu olmayan bir teknoloji olarak kabul edilir. Temel olarak , birincil pillerle ekonomik olarak güç sağlayamayan ve entegre şarj edilebilir pillerle birlikte gelen kablosuz cihazların ve kablosuz araçların artan satışları nedeniyle , ikincil pil endüstrisi yüksek bir büyümeye sahiptir ve yüksek kaliteli ürünlerde yavaş yavaş birincil pilin yerini almaktadır.
kullanım eğilimi
Yirmi birinci yüzyılın başlarında, birincil hücreler pazar payını ikincil hücrelere kaybetmeye başladı, çünkü ikincisi için nispi maliyetler düştü. Fener güç talepleri geçişten azaltılmıştır akkor ampullere göre ışık yayan diyot .
Kalan pazar, özel veya etiketsiz sürümlerden artan rekabet yaşadı. ABD'nin önde gelen iki üreticisi Energizer ve Duracell'in pazar payı 2012'de %37'ye düştü. Rayovac ile birlikte bu üçü de tüketicileri çinko-karbondan daha pahalı, daha uzun ömürlü alkalin pillere taşımaya çalışıyor .
Batılı pil üreticileri, üretimi deniz dışına kaydırdı ve artık ABD'de çinko-karbon pil üretmiyor.
Çin, talebin her yerden daha hızlı artması öngörülen en büyük pil pazarı haline geldi ve ayrıca alkalin hücrelere kaydı. Diğer gelişmekte olan ülkelerde, tek kullanımlık piller, çoğalan ucuz, rüzgarla çalışan ve şarj edilebilir cihazlarla rekabet etmek zorundadır.
Birincil ve ikincil hücreler arasındaki karşılaştırma
İkincil hücreler ( şarj edilebilir piller ) genel olarak birincil hücrelere göre daha ekonomiktir. Başlangıçta daha yüksek maliyetleri ve bir şarj sisteminin satın alma maliyeti, birçok kullanım döngüsüne (100 ile 1000 döngü arasında) yayılabilir; örneğin, el tipi elektrikli aletlerde, yüksek kapasiteli birincil pil takımını birkaç saatlik kullanımda bir değiştirmek çok maliyetli olacaktır.
Birincil hücreler, üretim ve kullanım arasında yeniden şarj edilmek üzere tasarlanmamıştır, bu nedenle, eski ikincil hücre türlerinden çok daha düşük bir kendi kendine deşarj oranına sahip olması gereken pil kimyasına sahiptir; ancak ön şarjlı olarak satılacak kadar uzun süre yeterli şarjı tutan düşük kendi kendine deşarj NiMH hücreleri gibi çok düşük kendi kendine deşarj oranlarına sahip şarj edilebilir ikincil hücrelerin geliştirilmesiyle bu avantajı kaybettiler.
Çok daha düşük iç dirençleri nedeniyle yaygın ikincil hücre türleri (yani NiMH ve Li-ion), alkalin, çinko-karbon ve çinko klorürün ("ağır hizmet" veya "süper ağır hizmet") yaptığı büyük kapasite kaybına uğramaz. yüksek akım çekme ile.
Yedek piller , pil bileşenlerini fiziksel olarak ayırarak ve yalnızca kullanım sırasında monte ederek, kapasite kaybı olmadan çok uzun depolama süresi (10 yıl veya daha fazla) elde eder. Bu tür yapılar pahalıdır ancak mühimmat gibi kullanımdan önce yıllarca saklanabilen uygulamalarda bulunur.
polarizasyon
Birincil hücrelerin ömrünü azaltan önemli bir faktör, kullanım sırasında polarize olmalarıdır . Bu, hidrojenin katotta biriktiği ve hücrenin etkinliğini azalttığı anlamına gelir . Ticari hücrelerde polarizasyonun etkilerini azaltmak ve ömürlerini uzatmak için kimyasal depolarizasyon kullanılır; yani, hidrojeni suya oksitlemek için hücreye bir oksitleyici ajan eklenir. Manganez dioksit kullanılır Leclanché hücre ve çinko-karbon hücre ve nitrik asit kullanılır Bunsen hücre ve Grove hücre .
Hidrojen kabarcıklarının ayrılmasını çok az başarı ile kolaylaştırmak için bakır plakanın yüzeyini pürüzlendirerek basit hücrelerin kendi kendini depolarize etmesi için girişimlerde bulunulmuştur. Elektrokimyasal depolarizasyon, hidrojeni bakır (örneğin Daniell hücresi ) veya gümüş (örneğin gümüş oksit hücresi ) gibi bir metalle değiştirir .
terminoloji
anot ve katot
Pozitif voltaj polaritesi ( kuru hücredeki karbon elektrot ) oluşturan pil terminaline ( elektrot ) katot , negatif polariteye sahip elektrota ( kuru hücrede çinko ) anot denir . Bu, bir elektrolitik hücrede veya termiyonik vakum tüpünde kullanılan terminolojinin tersidir . Bunun nedeni, anot ve katot terimlerinin voltajlarıyla değil, elektrik akımının yönü ile tanımlanmasıdır. Anot, konvansiyonel akımın (pozitif yük) dış devreden hücreye girdiği terminaldir, katot ise konvansiyonel akımın hücreden çıkıp harici devreye aktığı terminaldir. Akü, akımı dış devre boyunca zorlayan voltajı sağlayan bir güç kaynağı olduğundan, pozitif yükü zorlamak için katottaki voltajın anottaki voltajdan daha yüksek olması, katottan anoda yönlendirilen bir elektrik alanı oluşturması gerekir. dış devrenin direnci yoluyla katottan dışarı.
Hücrenin içinde anot, kendisinden dış devreye akan elektronları bağışladığı için kimyasal oksidasyonun meydana geldiği elektrottur . Katot, devreden elektronları kabul ettiği için kimyasal indirgemenin gerçekleştiği elektrottur .
Hücre dışında farklı terminoloji kullanılmaktadır. Anot elektrolite pozitif yük bağışladıkça (dolayısıyla devreye bağışlayacağı fazla elektronla kalır), negatif yüklü hale gelir ve bu nedenle hücrenin dışında "-" işaretli terminale bağlanır. Bu arada katot, elektrolite negatif yük verir, böylece pozitif olarak yüklenir (devreden elektronları kabul etmesine izin verir) ve bu nedenle hücrenin dışında "+" ile işaretlenmiş terminale bağlanır.
Eski ders kitapları bazen modern okuyucular için kafa karışıklığına neden olabilecek farklı terminoloji içerir. Örneğin, Ayrton ve Mather'in 1911 tarihli bir ders kitabı, elektrotları "pozitif plaka" ve "negatif plaka" olarak tanımlar.
Ayrıca bakınız
- Pilin geçmişi
- Yakıt hücresi
- Pil geri dönüşümü
- Pil boyutları listesi
- Pil türlerinin listesi
- Pil türlerinin karşılaştırılması
- Pil terminolojisi