A primeira bateria elétrica produzia corrente contínua empilhando pares de discos de metais diferentes (por exemplo, zinco e cobre) separados por um tecido embebido em salmoura. Cada par formava uma célula galvânica, e o empilhamento em série aumentava a voltagem total. Essa configuração demonstrou a primeira conversão contínua de energia química em energia elétrica, abrindo caminho para a eletroquímica moderna.
A pilha voltaica opera com base no princípio fundamental da série eletroquímica. Quando dois metais diferentes, como zinco e cobre, são conectados por um eletrólito (neste caso, papel embebido em salmoura), ocorre uma reação eletroquímica. O zinco, por ser mais reativo, oxida-se facilmente, perdendo elétrons e formando íons de zinco que se dissolvem no eletrólito. Esses elétrons percorrem o caminho metálico externo até o disco de cobre. Na superfície do cobre, ocorre uma reação de redução; tipicamente, os íons de hidrogênio da água no eletrólito aceitam os elétrons para formar gás hidrogênio. Esse fluxo de elétrons constitui uma corrente elétrica.
Cada par zinco-cobre, separado pelo eletrólito, é uma única "célula" que produz uma pequena voltagem (cerca de 0,76 volts). A genialidade do projeto de Volta residia no empilhamento dessas células em série. Ao colocá-las umas sobre as outras (cobre, zinco, tecido embebido em salmoura, cobre, zinco, etc.), as voltagens das células individuais se somam. Uma pilha com 20 células podia produzir cerca de 15 volts. Este foi o primeiro dispositivo a fornecer uma fonte constante e contínua de corrente elétrica, ao contrário das descargas estáticas das garrafas de Leyden.
However, the Voltaic pile had significant limitations. The hydrogen gas produced at the copper electrode would form a layer of bubbles, insulating the electrode from the electrolyte. This phenomenon, known as polarization, quickly increased the internal resistance and caused the voltage to drop. Additionally, the electrolyte would leak and evaporate, and local short-circuits could occur, limiting its practical vida útil.
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