Realizzare una batteria a celle umide

Una batteria è un dispositivo che produce una corrente elettrica mediante una reazione chimica. Sebbene le prime batterie moderne siano state sviluppate nel XIX secolo, ci sono alcune prove che suggeriscono che le batterie a celle umide grezze siano state prodotte almeno 2000 anni fa in Mesopotamia. Come suggerisce il nome, una batteria a celle umide utilizza un mezzo contenente elettrolita liquido per innescare una reazione chimica. Ad esempio, in una batteria al piombo, una soluzione di elettrolita liquido contenente il 65% di acqua e il 35% di acido solforico si trova a contatto con piastre metalliche di piombo e ossido di piombo. Quando la batteria è collegata, l'acido si lega alle piastre in una reazione che invia anche una corrente elettrica attraverso il circuito collegato. Se una batteria può essere ricaricata attraverso il passaggio di una corrente inversa, separando l'acido dalle piastre, allora si dice batteria secondaria, o ricaricabile. Altrimenti, se non è ricaricabile, è una batteria primaria. Se invece di una soluzione liquida la batteria utilizza un materiale pastoso e meno umido, si parla di cella a secco.

Molti bambini in età scolare producono ogni anno batterie a celle umide rudimentali con ingredienti di uso quotidiano che si trovano in ogni casa. La soluzione elettrolitica è un qualsiasi liquido a pH non neutro comune, come il succo di agrumi (il limone o il lime vanno bene) o l'aceto per gli acidi o l'ammoniaca come base. Gli altri materiali essenziali per realizzare la cella umida sono due metalli, ciascuno dei quali perde elettroni a velocità diverse. Il foglio di alluminio, che perde facilmente gli elettroni, diventa il terminale negativo, o anodo. Il filo di rame, che non lo fa, diventa il terminale positivo o il catodo. Metti questi due metalli nel liquido elettrolitico con abbastanza metallo esposto per collegare i fili di un circuito. Se i metalli vengono messi in contatto con i terminali di un amperometro DC, si registrerà una piccola carica elettrica.

La semplice batteria a celle umide prodotta dagli scolari non è molto potente e non ha molte applicazioni nel mondo reale. Ma anche, a causa del loro contenuto liquido, le batterie a celle umide possono essere fragili e difficili da trasportare. Inoltre, se contengono materiale caustico come l'acido, possono essere pericolosi. Le batterie a celle umide più comuni e ampiamente utilizzate sono le batterie per auto, che contengono una soluzione di acido solforico. È questo cosiddetto acido della batteria, che è l'aspetto più pericoloso della rottura del sigillo o dello smaltimento di una batteria per auto. L'acido solforico non solo può bruciare gravemente la pelle e produrre fumi irritanti, ma anche il piombo utilizzato per i terminali delle batterie è velenoso. Oggi, le batterie per auto sono una variante della cella umida chiamata cella gel. In queste batterie, la soluzione di acido solforico viene miscelata con la silice per produrre un materiale simile al gel e immobile. Di conseguenza, la batteria ha meno probabilità di corrodersi o di versare materiale pericoloso se capovolta o rotta in un incidente. Inoltre dura più a lungo poiché il gel non evapora e può essere ricaricato.