Voltaik pil

Voltaik pil, devreye devamlı elektrik akımı sağlayan ilk batarya. Alessandro Volta’nın icadıdır. Volta 1800’de voltaik pili yayınlamıştır. Daha sonra voltaik pilin hızlı keşifler serisini etkin kılındı. Bu keşiflere Willam Nicholson ve Anthony Carlise tarafından yapılan (1800), oksijen ve hidrojenin suyun içindeki elektrolizi ve Humphry Davy tarafından keşfedilen, sodyum (1807), potasyum (1807), kalsiyum (1808), baryum (1808), stronsiyum (1808), magnezyum (1808) kimyasal elementler dâhildir. 19. yüzyıl boyunca, elektrik endüstrisi Volta tarafından geliştirilen pillerle güçlendi. Bu dönem dinamonun gelişmesine(1970) kadar devam etti. Volta, Luigi Galvani’nin 1780'lerdeki 2 metal ve kurbağa bacağı kullanarak yaptığı keşfi geliştirerek, iki metal ve tuzlu su ile ıslatılmış bezden veya kartondan bir devre düzenleyip akım üretmiştir (1794). 1800'lerde volta elektrolit iletkenliğini artırmak için bez ve kartonun yerine bakır ve çinko diskler kullanmıştır.

Bakır-çinko bazlı voltaik pil

Uygulamalar

Volta 20 Mart 1800 de Londra “Royal Society” topluluğuna kendi pilini kullanarak elektrik akımı üretme tekniğini yazdı. Voltaik pili öğrenirken William Nicholson ve Anthony Carlise onu suyun elektrolizinde kullandılar. Humphry Davy ise voltaik pil kullanarak yeni elementler keşfetti. Ayrıca tek bir voltaik pil kullanarak devredeki elektromotor kuvvetini göstermiştir. 1802’de Vasily Petrov voltaik pili kullanarak elektrik yayı etkisini keşfetmiştir. Sir Humphry Davy ve Andrew Crosse ilk kez büyük voltaik pilleri geliştirdiler.

Elektrokimya

Volta'nın evinin olduğu Como, İtalya'da bulunan Tempio Voltiano'da (Volta Tapınağı) sergilenen voltaik pil

Volta temasta bulunan iki metal arasında elektromotor kuvveti olduğuna inanıyordu. Volta’nın pillerinde ekstradan bir bakır ve bir çinko disk bulunmaktaydı. Akıl hocası Davy’nin çalışmalarını genişletmesiyle 1830’un baslarında, Faraday voltaik hücreleri üzerine çalışmaya başladı. Bu yol onun elektrokimyayı bulmasına yol açmıştır. “elektrot” ve “elektrolit” kelimeleri Volta’nın çalışmalarını tanımlamak için Faraday tarafından kullanılmıştır.

Kuru pil

Bir dizi yüksek gerilimli kuru pil 19. Yüzyılın başlarında nemli voltaik pillerinin elektrik kaynaklarını belirlemek amacıyla ve özellikle Volta’nın gerilim etkileşimi hipotezini desteklemek amacıyla icat edildi. Nitekim Volta, büyük bir ihtimalle kaza sonucu, karton diskleri kurumuş bir pili deneyledi. 1802'de ilk yayımlayan Johann Wilhelm Ritter’di. Tanınmamış bir dergide olsa da gelecek on yıl boyunca yeni keşif olarak defalarca duyuruldu.

Elektromotor kuvveti

Bir pilin gücü elektro motor kuvveti ya da EMF olarak volt cinsinden ifade edilir. Volta’nın gerilim etkileşimi kuramı olarak kabul edilen EMF, volta hücresi içeren ve akım taşıyan bir devre üzerinden sürülen ve iki metal arasında etkileşimi gerçekleştiren elektrikten başka bir şey değildir. Volta elektrolitin önemli olduğunu düşünmedi, oysa gerçekleştirmiş olduğu deneylerde tuzlu su kullanmıştı. Ancak kimyagerler, kısa sure sonra, pili içinde gerçekleşen tepkimelerde suyun elektrolizini fark ettiler. Ve bu olay bakır, gümüş elektrotundan hidrojen gazı elde etme evrimine yol açmıştır. Günümüzde kullanılan çinko ve bakır hücrelerin elektrotlarından elde edilen elektrolit aşağıda açıklanmıştır. Hücreler bağlı olduğu devreye elektrik akımı sağladığında, metalik çinkonun yüzeyinden çinko elektrotları çözünmeye başlar.

Zn → Zn²⁺ + 2e^-

Bu tepkime paslanma olarak adlandırılır. Çinko elektrolitlerinken, pozitif yüklü iki hidrojen atomu, bakırın yüzeyinde, çinkodan kopan 2 elektronla birleşerek yüksüz hidrojen molekülünü oluşturur.

2H⁺+ 2e^- → H₂

Bu tepkime indirgenme olarak adlandırılır. Böylelikle devrede akım akışı sağlanır.