Pilele electrice
Elevi:Lungu Rares
Herbei G
O pila electrica (sau un element voltaic) este o sursa care genereaza curent
electric, printr-un proces chimic (si in parte fizic) la care participa un electrolit.
Componentele principale ale unei pile sunt cei doi electrozi ai ei. Prin electrod se
intelege, cand este vorba de o pila, un conductor electric impreuna cu electrolitul din
jurul sau. Electrozii sunt in contact electric, in interiorul pilei, prin electrolitii lor; cand
sunt uniti, in exteriorul pilei, printr-un conductor electric, prin acesta trece un curent
electric de la electrodul negativ la cel pozitiv.
La suprafata de contact dintre fiecare dintre ce doi conductori electrici si
electrolitul din jurul sau se stabileste o diferenta de potential, numita potential de
electrod. Forta electromotoare a pilei este egala cu suma algebrica a potentialelor celor
doi electrozi, inclusiv potentialul de contact dintre cei doi electrozi
Clasificare pile electrochimice:
Pile primare
Pile secundare
Pile de combustie
Scurt istoric
Galvani a observat (in 1789) ca un picior de broasca jupuit (in scopul unor
experiente fiziologice) si atarnat de un nerv, prin intermediul unui carlig de arama, de
un grilaj de fier, sufera o contractie a muschilor cand vine in contact cu fierul. Volta a
aratat, mai tarziu, ca excitatia nervoasa, care comanda contractia musculara, este
declansata de un curent electric ce ia nastere intre cele doua metale in contact cu un
electrolit, in acest caz lichidul din muschiul broastei.
Prima pila electrica, al carei autor este chiar Volta, se compunea dintr-o vergea
de cupru si una de zinc, scufundate in acid sulfuric diluat. Mai tarziu s-a dat pilelor
electrice forma unui teanc (in limba franceza "une pile") de discuri de cupru si zinc,
separate prin cartoane imbibate cu acid sulfuric. Aceste pile se polarizau repede,
incetand sa mai produca curent electric.
Existenta unei relatii intre energia reactiei chimice din pila si energia electrica
produsa de aceasta a fost recunoscuta de lordul Kelvin in 1851. Relatia termodinamica
dintre aceste doua forme de energie a fost stabilita de Helmholtz (1882) si de Nernst
(1889).
Este alcătuit din două plăci
conductoare de naturi diferite
(electrozii), introduse într-o
soluție de electrolit; una din ele
reprezintă polul pozitiv (sau
catodul) sursei de curent, iar a
doua placă - polul negativ (sau
anodul).
Elementul galvanic generează
tensiune electromotoare datorită
diferenței dintre potențialele
electrice la interfața cu soluția ale
metalelor din electrozi[1]produsă
prin concentrația diferită a
electronilor[2], aceasta producând
un proces de difuzie a electronilor
între cele 2 metale până la
stabilirea unui echilibru caracterizat
prin apariția unei diferențe de
potențial electric (localizate într-un
strat subțire de la suprafețele de
contact dintre metale și electrolit)
care compensează efectul
difuziei[3].
Pila de combustie este un sistem electrochimic care convertește energia chimica în
energie electrică.
Combustibilul este o sursa de energie ce se afla
situat la anod, iar la catod se află oxidantul
Avantajele utilizării sistemelor energetice pe bază de pile de combustie sunt:
• produc curent electric continuu la tensiuni scăzute și intensități medii;
• nu produc poluarea mediului ambiant;
• funcționează fără vibrații sau zgomote, neavînd elemente în mișcare.
Functionarea pilelor de combustie
In principiu, pilele de combustie sunt dispozitive electrochimice ce produc energie
electrica pe baza reactiilor de oxidare si reducere a celor doi reactanti care se aplica
in flux continuu la electrozi. Functionarea este similara cu cea a bateriilor, cu
mentiunea ca aici avem in plus un flux al reactantilor care intra in interiorul
dispozitivului si unul al produsilor de reactie care sunt eliminati permanent. In
general, se poate spune ca o pila de combustie este un dispozitiv ce realizeaza
reactia inversa electrolizei.
Bateriile şi acumulatorii portabili îi
utilizăm frecvent în activităţile noastre
zilnice ca şi componentă de funcţionare
pentru diferite echipamente de uz
personal sau casnic (ceasuri,
telecomandă, jucării, sonerie, aparate
de fotografiat, etc.), însă nu după mult
timp acestea devin deşeuri, unele dintre
cele mai poluante şi periculoase.
Bateriile sunt fabricate folosind metale
grele, cum ar fi mercur, cadmiu,
nichel, zinc, argint si plumb. Oxizii
acestor metale sunt extrem de toxici.
Aproape toate tipurile de baterii pot fi integral reciclate, scopul principal fiind evitarea poluării și
recuperarea materialelor folosite.
Bateriile alcaline (cele obișnuite, de unică folosință, pentru telecomenzi, aparate foto, lanterne etc.)
sunt 100% reciclabile, printr-un proces de separare mecanică a componentelor.
Bateriile litiu-ion sunt reîncărcabile, 100% reciclabile, și se găsesc în calculatoare, aparate foto
profesionale etc. Sunt reciclate prin separarea mecanică a plasticului de părțile metalice.
Bateriile nichel-cadmiu (NiCd) și nichel metal hidrid (NiMH). Sunt tot baterii obișnuite pentru aparate
electronice mici ca telecomenzile. Primele sunt de unică folosință și au fost în mare măsură înlocuite
de cele alcaline, în timp ce bateriile NiMH sunt reîncărcabile. Sunt 100% reciclabile, prin separarea
plasticului de componentele metalice. Acestea din urmă (nichel, fier, mangan și crom) sunt la rândul
lor topite; separarea lor se realizează grație faptului că toate aceste metale au puncte de topire
diferite.
Bateriile cu litiu sunt reciclate prin spargere și scufundare într-o soluție chimică, pentru neutralizarea
acidului din interior, apoi metalele sunt recuperate. Soluția care rămâne este filtrată pentru a se
recupera litiul, care este apoi folosit la producerea altor baterii.
Bibliografie
https://recobat-plus.ro/cat-de-nocive-si-periculoase-sunt-bateriile-devenite-deseuri/
https://www.qreferat.com/referate/chimie/Pila-electrica927.php
https://www.scribd.com/doc/165733427/Cautareferate-com-Pile-Electrice