Inserire le batterie nel telecomando o nella torcia. Lo schermo si illumina. Il giocattolo si muove. Sembra magico. Non lo è. Questa è elettrochimica.
Il processo sembra semplice. Questo chiude il circuito. Flusso di elettroni. Ma all’interno del guscio scoppia una guerra tra atomi. Anodo e catodo si scambiano elettroni attraverso l’elettrolita. Una parte li perde. L’altra parte li guadagna. Questo flusso è elettricità.
La reazione continua fino all’esaurimento della sostanza chimica. Quindi la batteria si scarica. In alternativa, caricalo per forzare la reazione nella direzione opposta.
Ecco come funzionano effettivamente i principali tipi di batterie. E perché sono importanti per la tua vita quotidiana.
Nozioni di base sullo zinco carbonio e sugli alcali
La maggior parte delle batterie usa e getta contengono zinco. È molto economico È abbondante.
In una batteria zinco-carbone, l’anodo è in zinco metallico. Il catodo è biossido di manganese. L’elettrolita è solitamente cloruro di ammonio o cloruro di zinco. Li troverai nelle celle AA o D economiche. Adatto per dispositivi a basso consumo come gli orologi. Falliscono velocemente nei gadget ad alto consumo.
Batteria alcalina è una versione aggiornata. Utilizzare lo stesso anodo di zinco e catodo di biossido di manganese. Tuttavia, l’elettrolita è idrossido di potassio. È una sostanza alcalina. Da lì deriva il nome.
Le batterie alcaline durano più a lungo. Resiste meglio alle correnti più elevate. Ecco perché dominano il mercato dei telecomandi e dei giocattoli. Lo zinco è qui sotto forma di polvere. Ciò aumenta la superficie. C’è più spazio per la reazione. Ancora più potenza.
Una batteria agli ioni di litio che sta in tasca
Guarda il tuo cellulare. Funziona con la tecnologia della batteria agli ioni di litio.
Questa è chimica ricaricabile. Questa è una prestazione elevata. Alimenta laptop, fotocamere e sì, auto elettriche.
La configurazione standard utilizza un catodo di ossido di litio cobalto. L’anodo è in carbonio. Durante la carica e la scarica, gli ioni di litio viaggiano avanti e indietro durante la carica e la scarica.
Perché è importante? Densità energetica. Le batterie agli ioni di litio sono più leggere e offrono più potenza. Ecco perché il telefono sta in tasca. Ecco perché una Tesla può percorrere 300 miglia. Il compromesso è il costo. E complessità. Le batterie al litio richiedono un sistema di gestione per evitare il surriscaldamento.
Piombo acido nel bagagliaio
Apri il cofano dell’auto. Apparirà batteria al piombo.
Questa è una vecchia tecnologia. pesante. sporco. Ma funziona.
Gli elettrodi sono biossido di piombo e piombo metallico. L’elettrolita è acido solforico. Quando si avvia il motore, da questa batteria fuoriesce una grande quantità di corrente. Questo non è molto efficiente. Non è leggero. Tuttavia, è meglio di ogni altra cosa per le zone fredde e le correnti di picco elevate.
Anche il prezzo è molto economico. E riciclabile. Ecco perché quasi tutte le auto a benzina ne sono ancora dotate.
Il futuro: batterie ad aria compressa?
Gli scienziati stanno lavorando a una ricerca pazzesca. Una batteria al litio che prende l’ossigeno dall’aria.
SÌ. Dall’atmosfera.
Gli elettrodi sono al litio e ossigeno circostante. risultato? Perdita di peso significativa.
Secondo i modelli preliminari, la densità energetica è 5-10 volte superiore a quella delle attuali batterie agli ioni di litio. Immagina un telefono che dura una settimana. Oppure un’auto elettrica che non ha bisogno di essere ricaricata durante la guida.
Ci sono ostacoli. Stabilità. controllo dell’umidità. Perdite di efficienza. La tecnologia non è ancora pronta. Ma le possibilità sono enormi.
Se funziona, tutto cambia. Il peso della batteria è stato ridotto. La gamma di auto elettriche sta crescendo rapidamente. Il problema dello stoccaggio in rete può essere risolto.
Non siamo ancora arrivati. La chimica è difficile. L’ossigeno può reagire in modi imprevedibili. Tuttavia, la direzione è chiara.
Vogliamo più energia. Peso più leggero. più economico.
La batteria all’interno del dispositivo è un compromesso. Bilancia costi, sicurezza e capacità. Il prossimo sarà migliore. Almeno è più leggero.
Fino ad allora, tenete chiusi quei circuiti.
