PREMESSA
CHIARIMENTI SULLE PILE IN GENERALE
COME SI PUO’ ARRIVARE A COMPRENDERE
FACILMENTE IL FUNZIONAMENTO DI UNA PILA
CELLULA ELETTROLITICA. CHE COSA E’
E PILE IN GENERALE RICARICABILI E NON
GLI ACCUMULATORI
PREMESSA
Molte richieste su questo argomento mi inducono a trattare la materia specifica in modo semplice e più chiaramente possibile in modo che l’eventuale lettore possa comprendere, anche in modo intuitivo, tutta la situazione.
La richiesta è giustificata dal fatto che nell’era in cui viviamo sia le cosiddette PILE e sia gli ACCUMULATORI di energia elettrica costituiscono una grande domanda sul mercato da parte di quasi tutta la popolazione. Infatti non vi è una persona che non possieda un qualsiasi apparecchio elettronico sia esso analogico o digitale che non venga alimentato a mezzo di PILE di tipo diverso che ingenerano nei vari utenti serie perplessità sia per il loro uso e sia per la loro possibile ricarica. Ed anche per la Ricarica di particolari tipi di PILE ricorrono continuamente seri problemi da parte degli utilizzatori per il fatto squisitamente tecnico di non saper scegliere l’apparecchio (Alimentatore adatto per la ricarica che dalla rete a corrente alternata -quella in uso normalmente nelle nostre case, 230 V.AC., è capace di trasformare tale energia in corrente continua -DC – ai Volt ed a corrente desiderata) per una giusta ricarica.
Dall’altro canto, l’avvento di milioni di automobili, autocarri di ogni genere, la modernizzazione nelle industrie e delle varie macchine di lavoro, della sicurezza, della medicina e di altri settori diversi, richiede continuamente la costruzione e la vendita di innumerevoli tipi di ACCUMULATORI DI ENERGIA ELETTRICA CONTINUA a Voltaggi (VOLT) ed a Potenziali diversi (AMPER).
E’ anche da sottolineare che tutta questa grande, immensa richiesta di apparati del genere, peraltro altamente pericolosi e velenosi, non fanno affatto bene al CLIMA, ALL’AMBIENTE ED AL MONDO ANIMALE E VEGETALE. Trattasi quindi di materiali simili ai FUNESTI IDROCARBURI che andrebbero trattati con particolare attenzione dall’utente cercando in ogni modo che i materiali non più efficaci vadino sicuramente a finire nei diversi centri di raccolta per una efficace distruzione e possibile raccolta di materiali riciclabili.
Ed ecco il motivo più attuale per gli scienziati ricercatori di tutti il mondo per trovare o migliorare se non addirittura inventare ex-novo altre forme di energia che non producano inquinamento.-
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CHIARIMENTI SULLE PILE IN GENERALE.
Prima di entrare nell’argomento è bene chiarire che si fa una grande confusione fra i vocaboli PILA ed ACCUMULATORE. In verità i due vocaboli si equivalgono cioè si intende la stessa cosa e, in definitiva, sono uguali.
E’ vero che il loro formato, composizione chimica e potenziale elettrico potrebbero essere diversi, ma si tratta sempre della stessa cosa: Pile o accumulatori. Infatti cosa si deve intendere per PILA ?
Per Pila si intende un insieme di elementi solidi, liquidi o di altra natura atti a creare insieme, un determinato compito o possibilità di “doveri” che possono essere di tipo PRODUTTIVO o di SUPPORTO NATURALE.
E’ di tipo produttivo la Pila Elettrica che per effetti fisici naturali e chimici fra due o più elementi di tipo diverso, è capace di produrre ENERGIA ELETTRICA DI TIPO CONTINUO.
E’ invece di supporto naturale la Pila di oggetti vari naturali o artificiali – identici fra loro – che sovrapposti l’uno all’altro, creano qualcosa di solido in modo INERTE ( Colonne, piloni, arcate per ponti, muri edili, pila di piatti, etc, etc). Si è scelto pertanto il vocabolo “PILA” ad un “Generatore Elettrico chimico” esclusivamente per il fatto che gli elementi interni sono sovrapposti l’uno all’altro così come avviene per la costruzione di una PILA naturale per supporto di qualcosa.
Per ACCUMULATORE ELETTRICO, si intende sempre una PILA ELETTRICA ma di tipo diverso: Perche? Perchè è capace, tramite un alimentatore apposito, di potersi caricare di energia elettrica, di mantenerla e di fornirla all’apparecchio elettrico dell’utente fino al suo esaurimento e, ad esaurimento avvenuto, l’accumulatore è capace di ricaricarsi ancora innumerevoli volte per fare lo stesso servizio necessario all’utente.
Pertanto le Pile ricaricabili, non sono altro che degli accumulatori.
Normalmente ed impropriamente invece per Accumulatori si intendono soltanto quelli di dimensioni molto più grandi e che possono fornire diversi voltaggi (Volt) e diversi potenziali in corrente (Amper) normalmente usati per le autovetture, autocarri, mezzi navali e via di seguito.
Per quanto sopra chiarito, LA PILA ELETTRICA si può dividere in due grandi famiglie: Pile elettriche non ricaricabili – Pile elettriche ricaricabili.
In questa lezione o argomento, per chi volesse saperne di più, si rimanda a questo sito alla prima lezione di Elettrotecnica “La materia” e sulla prima lezione di Elettronica alla voce “PILE”. Per chi legge nel Blog: www.adiprospero.it
Sempre in questa lezione o argomento non verranno trattate formule chimiche od altro, proprio allo scopo di rendere il tutto il più possibile comprensibile a chiunque ed in particolare a tutti gli utilizzatori di apparecchi elettronici analogici o digitali.
Foto parziale dei diversi tipi di pile ricaricabili e non, tratta per motivi di studio dalla grande rivista di NUOVA ELETTRONICA che tutti, soprattutto studenti in materie tecniche, dovrebbero leggere.
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COME SI PUO’ ARRIVARE A COMPRENDERE FACILMENTE IL FUNZIONAMENTO DI UNA PILA.
Prendete un comune bicchiere di vetro abbastanza capiente.
Munitevi della semplice acqua deionizzata; praticamente acqua distillata purchè garantita tale.
Munitevi di due asticelle di metallo larghe circa un centimetro ed alte quanto basta per superare di circa un centimetro e mezzo l’altezza del bicchiere stesso. Una di queste asticelle (Lo spessore non ha importanza) deve essere di RAME e l’ altra di ZINCO.
Alla sommità di queste due asticelle saldate a stagno (Se disponete di un comune saldatore) oppure praticate due fori ove applicherete delle viti con dado. A questi due tipi di sistema (Saldatura o foro con viti più dado), collegherete due fili elettrici anche sottili cioè di piccola sezione e, possibilmente, all’asticella di RAME un cavo di colore rosso e all’altra di ZINCO, un cavo di colore Nero.
Agli estremi di questi due conduttori elettrici (Fili) lunghi quanto basta (30 o 40 Cm) applicherete un piccola lampadina da 1,5 volt basso assorbimento (Di quelle che si usano per le torce elettriche portatili e che potrete trovare in un qualsiasi negozio di Ferramenta.).
Bene a questo punto, siete pronti per l’esperimento.
Come nella figura che segue N.1. Riempite il bicchiere di acqua distillata quanto basta ed immergete le due asticelle. Potete aspettare quanto vi pare ma non succederà proprio niente! Pertanto, fisicamente o chimicamente, non abbiamo realizzato NULLA e l’ esperimento non può avere alcun nome.
NOTA: Lampadina spenta, esperimento fallito.
Come segue nella Figura N.2, andiamo a versare nell’Acqua distillata contenuta nel bicchiere, un “pizzico” di Cloruro di Sodio (Sale da cucina a granelli grossi).
Un po’ di pazienza ad aspettare e poi ecco, che tutto ad un tratto, la lampadina inizia ad accendersi.
Da questo momento AVETE REALIZZATO UNA “CELLA ELETTROLITICA”
Ed è questo il vero nome che gli scienziati hanno dato a questo esperimento.
NOTA: Lampadina accesa, (Poco o moltonon ha importanza).Esperimento riuscito.
L’esperimento, pur positivo, sarà comunque di breve durata a causa del deterioramento dell’Elettrodo di Rame dovuto all’assorbimento da questo stesso di una notevole quantità di Idrogeno il quale và a formare uno strato superficiale, sempre di Idrogeno sulle pareti interessate del Rame. Questo fenomeno chimico costituisce il primo “nemico” di qualsiasi PILA o ACCUMULATORE e viene chiamato: POLARIZZAZIONE.
La polarizzazione, ferma il processo conduttivo e la Pila può considerarsi “morta”.
Per evitare tale fenomeno negativo, Daniel, nel 1836, trovò delle sostanze DEPOLARIZZANTI cioè sostanze che avessero la proprietà di reagire con lo Idrogeno in modo da impedirgli di raggiungere l’elettrodo Positivo. Attualmente sostanze depolarizzanti di uso più comune sono il Solfato di Rame, l’Acido Cromico, Bicromato di Potassio ed il Biossido di Manganese. Si chiarisce che l’Idrogeno è contenuto naturalmente nell’acqua distillata (Deionizzata) assieme all’ Ossigeno.
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CELLULA ELETTROLITICA. CHE COSA E’.
La Cellula Elettrolitica non è altro che un risultato di un fenomeno chimico ripetibile che, a mezzo di diversi elementi, è capace di generare un “CAMPO ELETTRICO” fra gli elementi costitutivi posti in essere e che in questo caso sono il RAME, l’ELETTROLITA (ACQUA DEIONIZZATA e CLORURO DI SODIO) e lo ZINCO.
Un campo elettrico del tutto identico si può anche ottenere con altri elementi diversi aventi le stesse o migliori proprietà atomiche similari. L’Asticella di Rame assume il nome di ANODO e quello di Zinco, CATODO.
Per poter comprendere facilmente e sinteticamente il Processo Elettrolitico in una Cella occorre sapere anzitutto che ogni materia od elemento è costituito da MOLECOLE. La Molecola è una delle più piccole unità di grandezza base di qualsiasi sostanza o materiale. Le Molecole sono costituite da ATOMI.
L’Atomo, a sua volta, è costituito da un Nucleo Centrale formato da PROTONI e MEUTRONI uniti saldamente fra loro. Ma non è finita qui, attorno al Nucleo Centrale girano velocemente alla velocità della luce (300.000 Km.al secondo) degli ELETTRONI. I Protoni hanno carica elettrica positiva. I Neutroni hanno carica elettrica negativa. Gli elettroni hanno sempre carica elettrica negativa. Chiarito quanto sopra per la Cellula Elettrolitica dobbiamo vedere quale REAZIONE CHIMICA avviene fra queste TRE diverse tipi di celllule :
Acqua con cloruro di sodio (Elettrolita);
R a m e;
Z i n c o.
La prima reazione avviene quando nell’acqua deionizzata (H2O) si introduce un pochino di sale da cucina (NaC1).Nell’acqua, gli Elettroni sono addensati dalla parte dell’Ossigeno e lasciano scoperta una parte di carica POSITIVA.
Nel cloruro di Sodio gli elettroni sono addensati nella parte del Cloro lasciando scoperta una carica POSITIVA da quella del Sodio.
Viene a crearsi pertanto una situazione che presenta due cariche identiche POSITIVE scoperte. E’ notorio che due forze uguali si respingono. Quindi nell’Elettrolita avviene una TURBOLENZA TERMICA delle Molecole che fa distaccare sia il CLORO che il SODIO con perdita di elettroni sia da una parte che dall’altra..
Tale fenomeno chimico viene chiamato DISSOCIAZIONE ELETTROLITICA o CONDUZIONE IONICA.
In cosa consiste questa Conduzione Ionica?
La conduzione Ionica è un effetto immediatamente seguente alla turbolenza Termica che da DEIONIZZATA diventa IONIZZATA e pertanto si producono IONI NEGATIVI e IONI POSITIVI . Tali Ioni, nel campo elettrico creato dall’Elettrolita trovano facilissima migrazione (Attrazione) verso le due Asticelle metalliche che fin da ora chiameremo ELETTRODI. Gli Ioni Negativi saranno attratti dall’elettrodo ANODO che è di rame mentre gli Ioni Positivi saranno attratti dall’Elettrodo CATODO che è di Zinco. Si stabilisce pertanto fra CATODO e ANODO un potenziale elettrico (Corrente elettrica di tipo continuo) che può essere constatato con una lampadina o con una strumentazione adatta. Comunque anche un piccolo Volmetro o Milliamperometro, andrebbero bene.
Stato della CONDUZIONE IOMICA.
Esempio di misurazione del potenziale elettrico in VOLT .(Fig.4)
Esempio di misurazione del FLUSSO della corrente assorbita dalla lampadina con un milliamperometro 100 ma F.S. (Fondo scala) : (Fig.n.5)
Foto N° 6
Pila Classica
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LE PILE ELETTRICHE IN GENERALE RICARICABILI E NON..
E’ doveroso premettere che la PRIMA Pila Elettrica fu inventata da ALESSANDRO VOLTA fra il 1796 ed il 1799. Detta pila era costituita da dischetti di Argento e di Zinco in serie fra loro e sovrapposti l’uno all’altro nonché isolati da una specie di garza cartacea assorbente ed impregnata di cloruro di sodio (acqua con sale). Con tale procedimento riuscì ad ottenere correnti di circa un Amper.
PILA CLASSICA (foto 6)
Elettrodo di Zinco:
Elettrodo di Carbone,
Soluzione elettrolitica gelatinosa;
Contenitore poroso.-
TIPI DI PILE PIU’ USATE ED IN COMUNE COMMERCIO.
-ALTRI TIPI DI PILE A DISCO
Le Pile a disco riportate sopra possono essere ad Ossido d’Argento; al Mercurio e al LITHIO. Non sono ricaricabili.Queste Pile , di norma, forniscono una tensione di 3,3 volt c. e sono adatte per apparecchi elettronici e digitali compreso orologi e macchine fotografiche. Hanno lunga durata. Le Pile Zinco/Carbone e Alcalino – Manganese Non sono ricaricabili. Le Pile RICARICABILI al Ncikel-Cadmio; Nickel- Metal; Toni di Lithio – ecc, vanno ricaricate con appositi alimentatori forniti da case costruttrici del settore e con determinate modalità.
Le Pile alcalino-Manganese forniscono normalente 1,5 volt mentre quelle ricaricabili forniscono una tensione di 1,2 Volt.
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GLI ACCUMULATORI.
1) Polo Positivo
2) Polo Negativo
3) Contenitore plastico
4) Isolanti distanziatori
5) Piastre o celle elettrolitiche in Piombo più separatori isolannti antipolarizzazione
6) Elettrolita da considerare fino alla sommità ed a copertura delle Piastre. Sul fondo si concentrano sedimenti chimici cortocircuitanti nocivi all’accumulatore.
Anche in questo caso oltre che rendere onore ad ALESSANDRO VOLTA è doveroso ricordare che il primo vero accumulatore al PIOMBO costituito da acqua ed Acido solforico venne presentato nel 1860 da GASTON PLANTE’ e, successivamente, nel 1881, FAURE, VOLKMAR e SWAN lo perfezionarono ulteriormente.
Attualmente nel 2011, disponiamo di ACCUMULATORI di Energia Elettrica Continua anche al Gel con amperaggi veramente straordinari.
Gli studi attuali convergono verso gli accumulatori al LITHIO, più leggeri e più duraturi e pure costosi (Purtroppo). Sono anche allo studio gli accumulatori ELETTROCHIMICI e cioè a COMBUSTIONE e che pertanto, a mezzo di reazioni chimiche o nucleari potrebbero risolvere l’annoso problema per l’abbandono totale degli idrocarburi fossili, i principali responsabili dell’inquinamento e del probabile cambiamento del clima terrestre.
Alla fine di questa trattazione, vorrei aggiungere per tutti quelli che “piangono” sul loro ACCUMULATORE ESAURITO ed in ricerca di speranze onde poterlo far “RIVIVERE”, vorrei aggiungere quanto segue: Perdete ogni vostra speranza e preoccupatevi soltanto di consegnarlo al Vostro venditore del NUOVO ACCUMULATORE il quale si preoccuperà egli stesso per il ritiro del “defunto” accumulatore per inviarlo ai Centri di Raccolta incaricati e attrezzati per il corretto smaltimento e recupero o riciclaggio dei metalli e sostanze velenose contenute.
A quelli che leggono la presente trattazione e molto probabilmente dispiaciuti ed interessati quanto me che scrivo, suggerisco di non dare ascolto a tante “chiacchere” che si fanno specialmente su Internet circa la “risuscitazione” degli accumulatori in fase terminale o “morti” addirittura ed in particolare di quelli in comune commercio per autotrazione ed altro.
Ci vorrebbero altre pagine Web per descrivere esattamente il fenomeno dell’esaurimento di un accumulatore ed io francamente no me la sento in quanto non sarebbe né utile né produttivo. Rimando ad altri volenterosi l’argomento e che mi auguro sia di tipo produttivo.
Lasciamo perdere lo studio delle Piastre Plantè e quelle di Faure, scienziati da rispettare e lasciamo anche perdere tutti quei chimici ricercatori addetti alle Fabbriche di Accumulatori in genere in quanto con le loro ricerche potrebbero fare poco per prolungare più a lungo l’esaurimento di tali apparecchi a causa dell’ “ordine” avuto dai loro dirigenti che è quello solo di trovare “sistemi vari “ diretti solo per lucrare più guadagni.
Lasciamo perdere poi il fatto della Manutenzione che di regola andrebbe fatta puntualmente e che poi, invece, a cominciare da me, sono proprio rari quelli che la fanno..
I mesi di Novembre – Dicembre – Gennaio e Febbraio, sono mesi “mortali” per gli accumulatori in genere in fase terminale.
L’incurvamento delle piastre (dovuta a continue e spropositate richieste di energia per far partire motori meccanici vari), la caduta della parte attiva e lo stato della SOLFATAZIONE,, sono la conseguenza di reazioni chimiche troppo violente e che producono “l’Infarto Finale”.
L’ ultima parola ricade proprio sulla SOLFATAZIONE che consiste nella formazione di solfato di Piombo CRISTALLINO, sale di colore bianco INSOLUBILE, durissimo, saldamente attaccato, ricopre le piastre e CHIUDE definitivamente le reazioni chimiche .-
FINE . GENNAIO 2011.-