Chiede a un ingegnere
Come funziona una batteria?
Il tuo orologio, il tuo portatile e il tuo puntatore laser sono tutti alimentati dalla stessa cosa: la chimica…
Di Mary Bates
Ci sono molti tipi diversi di batterie, ma tutti funzionano in base allo stesso concetto di base. “Una batteria è un dispositivo che è in grado di immagazzinare energia elettrica sotto forma di energia chimica e convertire questa energia in elettricità”, dice Antoine Allanore, un associato post-dottorato presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria del MIT. “Non si può catturare e immagazzinare l’elettricità, ma si può immagazzinare l’energia elettrica nelle sostanze chimiche all’interno di una batteria”.
Ci sono tre componenti principali di una batteria: due terminali fatti di sostanze chimiche diverse (tipicamente metalli), l’anodo e il catodo; e l’elettrolita, che separa questi terminali. L’elettrolita è un mezzo chimico che permette il flusso di carica elettrica tra il catodo e l’anodo. Quando un dispositivo è collegato a una batteria – una lampadina o un circuito elettrico – sugli elettrodi avvengono reazioni chimiche che creano un flusso di energia elettrica verso il dispositivo.
Più specificamente: durante una scarica di elettricità, la sostanza chimica sull’anodo rilascia elettroni al terminale negativo e ioni nell’elettrolita attraverso quella che si chiama una reazione di ossidazione. Nel frattempo, al terminale positivo, il catodo accetta elettroni, completando il circuito per il flusso di elettroni. L’elettrolita è lì per mettere le diverse sostanze chimiche dell’anodo e del catodo in contatto tra loro, in modo che il potenziale chimico possa equilibrarsi da un terminale all’altro, convertendo l’energia chimica immagazzinata in energia elettrica utile. “Queste due reazioni avvengono simultaneamente”, dice Allanore. “Gli ioni trasportano corrente attraverso l’elettrolita mentre gli elettroni scorrono nel circuito esterno, ed è questo che genera una corrente elettrica”.
Se la batteria è usa e getta, produrrà elettricità fino a quando non esaurirà i reagenti (stesso potenziale chimico su entrambi gli elettrodi). Queste batterie funzionano solo in una direzione, trasformando l’energia chimica in energia elettrica. Ma in altri tipi di batterie, la reazione può essere invertita. Le batterie ricaricabili (come quelle del tuo cellulare o della tua auto) sono progettate in modo che l’energia elettrica proveniente da una fonte esterna (il caricatore che attacchi al muro o la dinamo della tua auto) possa essere applicata al sistema chimico e invertire il suo funzionamento, ripristinando la carica della batteria.
Il laboratorio Group Sadoway del MIT sta lavorando alla creazione di batterie più efficienti per molteplici usi. Per lo stoccaggio di energia su larga scala, il team sta lavorando su una batteria a metallo liquido, in cui l’elettrolita, l’anodo e il catodo sono liquidi. Per le applicazioni portatili, stanno sviluppando una batteria polimerica a film sottile con un elettrolita flessibile fatto di gel non infiammabile. Un altro obiettivo del laboratorio è quello di costruire batterie utilizzando materiali precedentemente non considerati, concentrandosi su sostanze abbondanti, economiche e sicure che abbiano lo stesso potenziale commerciale delle popolari batterie al litio.
Grazie al diciottenne Steven Minkus di Glenview, IL, per questa domanda.
Posted: 1 maggio 2012