Bir Pilin Dolu mu Yoksa Boş mu Olduğu Nasıl Anlaşılır?

Bir pilin dolu mu yoksa boş mu olduğu uygun elektronik cihazlar kullanılarak belirlenebilir. Ancak bunun daha kolay bir yolu olduğu söylenebilir. Princeton Üniversitesi’nden bilim insanları pillerin zıplama derecelerinin doluluk oranlarıyla ilişkili olduğunu belirledi. Yayımlanan araştırmaya göre, belirli bir yükseklikten bırakılan pillerin zemine çarptıktan sonra ulaştıkları yükseklikler doluluk oranları azaldıkça artıyor. Peki, bu durumun sebebi nedir?

Alkali piller günlük hayatta en sık kullanılan pil türüdür. Çinkodan oluşan bir anot (yüzeyinde yükseltgenme tepkimesinin meydana geldiği elektrot) ve mangan dioksitten (MnO2) oluşan katot (yüzeyinde indirgenme tepkimesinin meydana geldiği elektrot) içerirler. Alkali piller kullanılmaya başlandıklarında anottaki çinko yükseltgenirken yani elektron verip artı yüklü iyon haline gelirken, katottaki mangan elektron alarak indirgenir. Alkali pillerdeki anot, kimyasal tepkimenin gerçekleştiği yüzey alanını dolayısıyla pilin verimliliğini artırmak amacıyla, çinko tozlarıyla potasyum hidroksitin karışımından üretilir.

Pil boşaldıkça çinko anot yükseltgenmeye ve çinko oksit oluşmaya başlar. Çinko parçacıkları etrafında birikmeye başlayan çinko oksit, çinko parçacıklarının hareketini engelleyerek jel şeklindeki çinko elektrotun katılaşmasına yol açar. Pilin yapısındaki bu değişim alkali piller boşaldıkça zıpladıkları yüksekliğin artmasına neden olur.

Ancak pilin doluluk seviyesi %50’nin altına düşmeye başladığında pilin zıplama yüksekliğindeki hızlı artış yavaşlar ve pillerin zemine çarptıktan sonra ulaştığı yükseklik neredeyse sabit kalır. Bu durumun nedeni pilin doluluk oranı %50’ye ulaştığında çinko parçacıkları etrafında oluşan çinko oksitin, çinko parçacıklarının hareketini tamamen durdurmasıdır. Bu seviyeden sonra elektrottaki katılaşma tamamlanır.

Kaynak: Journal of Materials Chemistry A