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Batteria al piombo-acido

1859
  • Gaston Planté
Batteria al piombo con elettrodi di piombo e biossido di piombo in elettrolita di acido solforico, elettrochimica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La batteria al piombo-acido è la prima batteria ricaricabile, inventata da Gaston Planté nel 1859. Funziona utilizzando un anodo di piombo (Pb) e un catodo di biossido di piombo (PbO₂) immersi in un elettrolita di acido solforico (H₂SO₄). Durante la scarica, entrambi gli elettrodi si convertono in solfato di piombo (PbSO₄), un processo che si inverte durante la carica, consentendo l'accumulo e il riutilizzo dell'energia.

La batteria al piombo-acido è stata un'invenzione fondamentale nel campo dell'accumulo di energia elettrica. Il progetto del fisico francese Gaston Planté del 1859 era semplice ma efficace: consisteva in due fogli di piombo separati da strisce di gomma, arrotolati a spirale e immersi in una soluzione di acido solforico. La novità risiedeva nella sua reversibilità. A differenza delle celle primarie dell'epoca, poteva essere ricaricata facendo passare una corrente inversa.

Le reazioni elettrochimiche sono fondamentali per il suo funzionamento. All'elettrodo negativo (anodo), il piombo reagisce con gli ioni solfato dell'elettrolita: [latex]Pb(s) + HSO_4^-(aq) a destra PbSO_4(s) + H^+(aq) + 2e^-[/latex]. All'elettrodo positivo (catodo), il biossido di piombo reagisce con l'idrogeno e gli ioni solfato: [latex]PbO_2(s) + HSO_4^-(aq) + 3H^+(aq) + 2e^- a destra PbSO_4(s) + 2H_2O(l)[/latex]. Durante la carica, queste reazioni si invertono. La formazione e la dissoluzione del solfato di piombo sugli elettrodi è il meccanismo principale per immagazzinare e rilasciare energia. Nonostante la bassa densità di energia e le preoccupazioni ambientali legate al piombo, il suo basso costo, l'affidabilità e l'elevata capacità di corrente di picco ne hanno garantito la continua diffusione, in particolare nelle applicazioni automobilistiche.

UNESCO Nomenclature: 2204
- Elettrochimica

Tipo

Dispositivo fisico

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • L'invenzione di Alessandro Volta della Pila Voltaica (1800)
  • Le leggi dell'elettrolisi di Michael Faraday (1834)
  • understanding of electrochemical cells and corrosione galvanica

Applicazioni

  • batterie per avviamento, illuminazione e accensione (SLI) per autoveicoli
  • gruppi di continuità (UPS)
  • illuminazione di emergenza
  • accumulo di energia di rete
  • sottomarini

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • elettrodi leggeri in schiuma di piombo per utensili elettrici portatili
  • batterie ultracondensatori ibride piombo-carbonio per una maggiore durata del ciclo nelle applicazioni di rete
  • batterie al piombo sigillate con elettroliti in gel per l'uso in qualsiasi orientamento
  • smart battery management systems (bms) for lead-acid batteries to optimize durata
  • recycling processes that recover over 99% of lead for a economia circolare
  • progettazione di batterie al piombo-acido bipolari per una maggiore densità di potenza
  • batterie al piombo-acido per stoccaggio stazionario su larga scala
  • additivi elettrolitici auto-riparanti per ridurre la solfatazione
  • sensori integrati per il monitoraggio dello stato di salute in tempo reale
  • potenziatori di prestazioni a bassa temperatura per applicazioni artiche
Correlato a: piombo-acido, Gaston Planté, batteria ricaricabile, elettrochimica, acido solforico, biossido di piombo, anodo, catodo, accumulo di energia, batteria SLI.

Contesto storico

Batteria al piombo-acido

1850
1851
1854
1859
1861
1865
1868
1850
1851
1852
1859
1860
1861
1865
1869

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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