{"id":1626,"date":"-0001-11-30T00:00:00","date_gmt":"-0001-11-29T23:10:04","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"1626","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/1626\/","title":{"rendered":"Accumulatori…per decidere se \u00e8 possibile costruire un accumulatore potrei prendere in teoria qualsiasi semielemento “adatto”?\r\nIn particolare un accumulatore in cui siano presenti solo zinco solido e aria pu\u00f2 esistere?\r\nIn che tipo si soluzione devo immergere lo zinco affinch\u00e8 possa funzionare?\r\nLa prof. ha detto che dovrebbero essere di questo tipo gli accumulatori delle auto elettriche. E’ vero?\r\nVi ringrazio…anche per la creazione di un servizio cos\u00ec SPECIALE :_)"},"content":{"rendered":"

Prima di tutto una breve
\n introduzione.
\n Le batterie si dividono in due tipologie principali:
\n quelle primarie e quelle secondarie.
\n Queste ultime si caratterizzano per il fatto di essere
\n ricaricabili a mezzo di una connessione con una sorgente
\n di energia elettrica.
\n In generale sono sempre individuabili un anodo e un
\n catodo. L’ anodo e’ il luogo dove avviene la reazione di
\n ossidazione ed e’ la fonte di elettroni per il circuito
\n esterno; il catodo e’ invece il luogo dove gli elettroni
\n stessi, dopo aver attraversato tutto il circuito esterno,
\n vengono catturati per mezzo di una reazione di riduzione.
\n Perche’ il flusso di elettroni nel circuito esterno possa
\n continuare e’ necessario che tra i due elettrodi venga
\n mantenuta una equivalente corrente di ioni. Il mezzo che
\n permette questa migrazione ionica e’ denominato
\n elettrolita.
\n La driving force che guida il processo e’, come per tutti
\n i processi chimici, la variazione di energia di Gibbs, la
\n quale e’ correlata alla forza elettromotrice E dalla nota
\n relazione deltaG=-nFE.
\n Per definire i potenziali degli elettrodi in soluzione
\n acquosa si prende come zero di riferimento l’elettrodo
\n standard ad idrogeno. Tutti gli altri elettrodi vengono
\n dunque ad assumere un potenziale positivo o negativo
\n rispetto allo standard, che si trova tabulato sotto forma
\n della “serie dei potenziali normali di
\n riduzione”.
\n A questo punto per giungere alla determinzione del
\n potenziale standard di una qualsiasi coppia basta sommare
\n algebricamente i potenziali relativi alle due
\n semireazioni, avendo cura di invertire il segno del
\n potenziale relativo all’ anodo.
\n In realta’, pero’, il potenziale reale di una cella a
\n circuito chiuso e’ sempre inferiore a quello standard, a
\n causa di resistenze intrinseche delle celle che vanno
\n sotto il nome di overpotenziali. Inoltre ai fini del
\n corretto funzionamento di una cella occorre considerare
\n anche l’ intervento del mezzo in cui gli elettrodi sono
\n immersi. Nel caso dell’ acqua, ad esempio, occorre ben
\n valutare anche i potenziali delle reazioni che
\n coinvolgono l’ ossigeno e l’ idrogeno.
\n Ma veniamo piu’ specificamente alla domanda. Una volta le
\n batterie primarie erano quasi esclusivamente le
\n zinco-carbone, mentre quelle secondarie nichel-cadmio.
\n Oggi, a seguito di una sempre maggiore richiesta da parte
\n del mercato, esistono centinaia e centinaia di tipi
\n diversi di batterie, sia in mezzi acquosi che in mezzi
\n non acquosi. Tra queste vi sono anche le celle
\n metallo-aria (specie le zinco-aria e le alluminio-aria),
\n che hanno avuto ultimamente un certo impulso soprattutto
\n per applicazioni nel campo degli apparecchi di ausilio ai
\n non udenti. Va detto pero’ che queste celle sono di tipo
\n primario, e quindi non sono applicabili ove non sia
\n possibile una sostituzione delle stesse (necessaria
\n invece per le applicazioni all’industria
\n automobilistica).
\n Nelle celle zinco-aria, all’ anodo avviene l’ ossidazione
\n dello zinco<\/font>
\n Zn + 2 OH–<\/sup>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0
\n —>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 ZnO\u00a0\u00a0\u00a0
\n +\u00a0\u00a0 H2<\/sub>O\u00a0\u00a0 +\u00a0\u00a0 2
\n e–<\/sup>
\n <\/font>Al catodo invece si
\n ha la riduzione dell’ ossigeno<\/font>
\n O2<\/sub> + 2 H2<\/sub>O\u00a0
\n + 4e–<\/sup>\u00a0\u00a0 —->\u00a0\u00a0\u00a0
\n 4\u00a0 OH–<\/sup>
\n <\/font>Il potenziale ideale
\n (a circuito aperto) risultante per questa cella e’ di 1.4
\n V
\n Il potenziale reale (a circuito chiuso) viene invece
\n modificato dalla polarizzazione che avviene al catodo
\n causata dalla probabile formazione (e successiva
\n decomposizione) dello ione O2<\/sub>H<\/font>–<\/sup><\/font> come intermedio<\/font>
\n O2<\/sub>\u00a0 + H2<\/sub>O\u00a0
\n +\u00a0 2e–<\/sup>\u00a0 —>\u00a0\u00a0 OH–<\/sup>\u00a0\u00a0
\n +\u00a0\u00a0 O2<\/sub>H–<\/sup>
\n O2<\/sub>H–<\/sup>\u00a0 —->\u00a0\u00a0 0.5
\n O2<\/sub>\u00a0\u00a0 +\u00a0 OH–<\/sup><\/font>
\n Dal punto di vista
\n costruttivo, nelle vecchie batterie\u00a0 l’anodo era
\n spesso costituito da una barra di amalgama di zinco,
\n mentre il catodo consisteva in spessi piatti carboniosi.
\n Oggi, con la spinta della miniaturizzazione, l’anodo e’
\n costituito da gel contenenti amalgama di zinco in polvere
\n mescolata con idrossido di potassio (che funziona come
\n elettrolita). Inoltre e’ spesso presente anche un
\n catalizzatore per facilitare la rapida decomposizione
\n dello ione O2<\/sub>H<\/font>–<\/sup><\/font> (es. MnO2<\/sub>).\u00a0 Il
\n catodo invece e’ sempre costituito da carbone, ma in
\n struttura multistratificata. All’ interfaccia trifasica
\n carbone(catodo)-aria-gel(elettrolita e anodo),
\n particolarmente critica per il corretto funzionamento
\n della cella, e’ presente spesso uno strato di carbone
\n attivato contenente speciali polimeri che prevengono la
\n diffusione di H2<\/sub>O o CO2<\/sub> verso
\n l’elettrodo.
\n Dal punto di vista costruttivo e’ poi importante
\n facilitare al massimo il flusso di aria dall’ esterno al
\n catodo, ed il successivo flusso di azoto residuo dal
\n catodo all’esterno.
\n Grazie alla spinta miniaturizzazione e’ possibile
\n raggiungere densita’ energetiche molto alte, nell’ordine
\n anche di 1KW h \/ l.
\n Il fattore limitante la diffusione di queste celle e’
\n legato alla loro difficile conservazione per lungo tempo
\n in aria. La carbonatazione ad opera dell’ aria
\n atmosferica puo’ infatti affliggere pesantemente la resa
\n della batteria e rende spesso necessaria ai fini della
\n conservazione l’applicazione intorno all’involucro
\n esterno della cella di fogli adesivi da rimuovere prima
\n dell’uso.<\/font>
\n <\/font><\/p>\n

\u00a0 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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