Che cosa è un accumulatore elettrico

L’accumulatore elettrico è una pila voltaica che immagazzina l’energia di una corrente continua sotto forma di energia chimica e la restituisce più o meno completamente sotto forma di energia elettrica. Come per le pile voltaiche, spesso si parla di <<accumulatori>> per significare <<batteria di accumulatori>> e di <<elemento>> per significare un <<accumulatore di una batteria>>.

Parti essenziali di un accumulatore

Le parti essenziali di un accumulatore sono il recipiente, gli elettrodi detti piastre e l’elettrolito. Generalmrnte si hanno più piastre alternativamente positive e negative, le piastre omonime sono connesse elettricamente fra loro in modo da formare rispettivamente il polo positivo (+) ed il polo negativo (-) dell’elemento.

Di seguito vengono inserite alcune foto raffiguranti un accumulatore elettrico.

CAPITOLO II - TIPI DI ACCUMULATORI. E REAZIONI CHIMICHE.

Accumulatori al piombo.

L’accumulatore al piombo, ha la materia attiva costituita da biossido di piombo PbO₂ , per la piastra positiva, mentre per la piastra negativa la materia attiva è costituita da piombo spugnoso. L’elettrolito è costituito da una soluzione di acido solforico H₂SO₄ ed acqua. Il comportamento elettrochimico, cioè il compleso delle reazioni che hanno sede nell’accumulatore, è stato interpretato in vari modi; esso trova la spiegazione più attendibile nella teoria della doppia solfatazione; ed è stato spiegato con la reazione complessiva;

PbO₂+Pb+2H₂SO₄<-->2PbSO₄

a freccia da sinistra verso destra sta ad indicare la reazione di scarica, mentre

la freccia da destra verso sinistra sta ad indicare la carica.

Negli accumulatori al piombo si usano due tipi di piastre:

• a grande superficie (tipo PLANTE’;

• ad ossidi riportati (tipo FAURE).

La piastra a grande superficie (PLANTE’), consta di un foglio di piombo purissimo sulle cui due facce è ricavata una serie di nervature finissime che aumentano la superficie di contatto con l’elettrolito.questo tipo di piastra è usata come piastra positiva. La materia attiva è costituita da un leggero strato di biossido ottenuto per ossidazione elettrochimica.

Nella piastra ad ossidi riportati (FAURE) la materia prima necessaria per la formazione del Pb o del PbO₂è fornita da una miscela di ossidi e sali di Pb (pasta) che sono applicati mediante vari artifici ad un supporto che ha il solo compito di sostegno meccanico e di racclta della corrente. In tale modo si raggiunge una maggiore capacità riferita ad unità di peso. La piastra a griglia impastata, consta di una griglia in lega di Pb con 5..10% di Sb, che comprende e trattiene tra le sue sbarre la pasta. Questo tipo di piastra è usato come piastra positiva e negativa. Di seguito viene inserita una foto raffigurante un accumulatore (per uso stazionario).

Accumulatori al cadmio-nichel

L’accumulatore al cadmio-nichel, ha la materia attiva costituita da idrossido di nichel Ni(OH)₂, per la piastra positiva, mentre per la piastra negativa la materia attiva è costituita da un miscuglio pulverulento di ferro e cadmio. L’elettrolito è una soluzione di idrossido di potassio KOH in acqua al 21% ,tale da presentare la massima conducibilità elettrica. Il comportamento elettrochimico dell’accumulatore al cadmio-nichel (tipo JUNGNER) è stato spiegato con la reazione complessiva;

2NiOOH+2H₂O+Cd <-->2Ni(OH)₂+Cd(OH)₂

a freccia da dinistra verso destra sta ad indicare la reazione di scarica, mentre la freccia da destra verso sinistra sta ad indicare la carica.

Accumulatori al ferro-nichel

L’accumulatore al ferro-nichel, ha la materia attiva costituita da idrossido di nichel Ni(OH)₂ per la piastra positiva, mentre per la negativa la parte attiva è costituita da ferro finemente suddiviso. L’elettrolito è una soluzione di idrossido di potassio KOH in acqua al 21% ,tale da presentare la massima conducibilità elettrica. Il comportamento elettrochimico dell’accumulatore al ferro.nichel (tipo EDISON) è stato spiegato con la reazione complessiva

2NiOOH+2H₂O+Fe <-->2Ni(OH)₂+Fe(OH)₂

la freccia da dinistra verso destra sta ad indicare la reazione di scarica, mentre la freccia da destra verso sinistra sta ad indicare la carica. I fenomeni elettrochimici sono però complicati da reazioni secondarie: nella carica si forma una certa quantità di NiO₂ ; il ferro ridotto alla piastra negativa è reso attivo dalla presenza di idrogeno H e va passivandosi durante la scarica, quindi la presenza di piccole quantità di mercurio, migliora il funzionamento della piastra negativa.

Accumulatori vari

Tra i vari tipi di accumulatori elettrici anche se finora non hanno avuto grandi applicazioni pratiche, ricordiamo:

Accumulatori al piombo zinco (POUCHAIN).

La piastra positiva è di piombo, la piastra negativa è di zinco. Alla scarica si formano solfati di piombo e zinco rispettivamente sulle due piastre.

Accumulatori a ioduro di zinco (BOUSSIER, 1932)

La piastra positiva è di carbone, che fa da supporto allo iodio, la piastra negativa è di zinco.

Accumulatori Drumm (1934)

La piastra positiva N_iO₂ simile all’EDISON. La piastra negativa, è formata da una serie di fili di N_i fissati su griglia di acciaio nichelato, l’elettrolito alcalino è costituito da una soluzione di ossido di zinco in potassa caustica.

Accumulatori ad argento cadmio, o argento-zinco

Trova attualmente qualche applicazione nei satelliti artificiali, in sostituzione di quelli al cadmio-nichel, rispetto ai quali ha il vantaggio di consentire più elevati rapporti energia/massa ; infatti tale rapporto passa da [20..30 Wh / kg] negli accumulatori al cadmio-nichel, a [20..40Wh / kg] in quelli al cadmio-argento, a [60..90 Wh / kg] in quelli allo zinco-argento.

Il comportamento elettrico di questi accumulatori è soddisfacente ed abbastanza simile a quello degli accumulatori al cadmio-nichel.