Baterii si celule de combustie
Bateriile constau dintr-un numar de pile electrice conectate intre ele, de obicei pentru a produce un voltaj (tensiune electrica) mai mare decat o singura pila electrica. In mod gresit, unii numesc baterii si pile electrice simple.
Broastele moarte au condus la inventarea pilelor si bateriilor electrice. In 1786, omul de stiinta italian Luigi Galvani a descoperit ca broastele disecate se contractau cand le atingea cu bisturiul sau. Apoi din intamplare el a descoperit ca picioarele puteau fi facute sa se miste doar prin atingerea lor de metal. Galvani era pus in incurcatura in ceea ce privea natura acestui fenomen, si sursa lui.
Raspunsul a fost dat in anii 1790 de omul de stiinta italian Alessandro Volta. Picioarele broastelor se contactasera deoarece lichidele din interiorul lor reactionau la contactul cu doua metale diferite: alama si fierul. Aceasta combinatie forma o pila electrica simpla si curentul produs de aceasta facea sa se contracte muschii picioarelor broastei.
Volta a facut apoi o pila electrica punand o hartie umeda intre discuri de cupru si zinc. Aceasta pila era extrem de slaba, dar Volta a conceput curand pile si baterii practice. Una dintre baterii consta dintr-o coloana de pile electrice facute din placi de zinc si argint cu separatoare de hartie imbibate in saramura. Acest tip de baterie se numea pila voltaica.
Cum functioneaza celulele:
Dupa Volta, s-au inventat multe forme similare de pile electrice. Acum se folosesc substante variate pentru placi, sau electrozi, si pentru solutie, sau electrolit. Asemenea pilei electrice functioneaza prin transformarea energiei chimice in energie electrica. Electrolitul emite ioni (atomi sau grupuri de atomi incarcati electric) care sunt atrasi de electrozi. Un electrod atrage ionii incarcati negativ, care au un surplus de particule incarcate negativ numite electroni. Celalalt electrod atrage ionii incarcati pozitiv, care au o deficienta de electroni. Cand se conecteaza un circuit conductor intre placi, electronii curg prin circuit de la electrodul negativ la cel pozitiv. Acest flux formeaza un curent electric.
Tipuri de celule electrice:
Elementele galvanice primare trebuie inlocuite cand substantele lor chimice s-au transformat atat de mult incat ele nu mai pot produce un curent util. Elementele galvanice secundare sunt reincarcabile. Curentul electric de la o instalatie de incarcare, de obicei alimentata de la retea, este trecut prin celulele electrice descarcate. Substantele chimice initiale sunt refacute facand astfel celulele din nou utilizabile. Sarcina care intra in pile in timpul incarcarii este stocata ca energie chimica si se acumuleaza treptat. Din acest motiv bateriile din elementele galvanice secundare sunt adesea numite baterii de acumulare, sau acumulatoare. Ele se folosesc la masini si la unele aparaturi electrice de uz casnic, precum uneltele electrice reincarcabile.
Celulele de combustie nu necesita reincarcare, in ele se introduc substantele chimice de fiecare data cand se foloseste electricitatea. Acestea sunt mult prea costisitoare pentru aplicatiile uzuale si sunt folosite doar in unele statii spatiale.
Chimia pilei
Tipul cel mai simplu de element galvanic primar este bazat pe unul inventat de Georges Leclanché in anii 1860. Forma moderna are o teaca de zinc, care serveste drept electrod negativ, iar electrodul pozitiv este o tija de carbune. Desi se numeste pila uscata, electrolitul sau este o pasta groasa si umeda de clorura de amoniu.
In timpul utilizarii pilei, hidrogenul format pe tija de carbune trebuie inlaturat deoarece altfel ar reduce eficienta pilei. O substanta chimica numita polizator (in acest caz, dioxid de mangan) inlatura produsul nedorit. Bateriile reincarcabile ale celor mai multe masini au pile electrice bazate pe tipul cu Pb si acid, inventat in 1860 de Gaston Plante. Electrozii de Pb si dioxid de Pb sunt imersati in acid sulfuric diluat. In timpul utilizarii, ambii electrozi sunt inveliti in sulfat de Pb. Pb si dioxidul de Pb sunt reformati in timpul reancarcarii. Pilele au cadmiu-nichel reincarcabile au ca electrolit electrozi de hidroxid de nichel. Aceste pile pot inlocui pilele uscate obisnuite si sunt folosite la unele lanterne, unelte si alte aparaturi de uz casnic fara cordoane
Astfel, o simpla observare a reactiei broastelor moarte la metal, a condus la o descoperire revolutionara pentru umanitate.
