Una bateria és essencialment un dispositiu que emmagatzema energia química que es converteix en electricitat. Les bateries són petits reactors químics, amb la reacció de la producció de electrons energètics, llestos per fluir a través del dispositiu extern.
Les bateries han estat amb nosaltres durant molt de temps. El 1938 el director del Museu de Bagdad va trobar el que avui es coneix com la "bateria de Bagdad" al soterrani del museu. Un anàlisi va concloure que datava dels voltants del 250 dC i d'origen mesopotàmic.
El científic i inventor nord-americà Benjamin Franklin va utilitzar per primera vegada el terme "bateria" el 1749, quan estava fent experiments amb l'electricitat usant un conjunt de condensadors enllaçats.
La primera bateria de veritat la va inventar el físic italià Alessandro Volta el 1800. Volta va disposar uns discos apilats de coure (Cu) i zinc (Zn) separats per un drap amarat en aigua salada.
Els cables que estaven connectats a cada extrem de la pila van produir un corrent estable i continu. Cada cel·la (un conjunt d'un Cu i Zn i un disc de la salmorra) era capaç de crear una diferència de potencial de 0,76 volts (V) de manera que si s'apilaven es podien aconseguir valors de tensió més elevats.
Un de les bateries més duradores ha estat la bateria de plom-àcid la qual es va inventar en el 1859 i segueix sent la tecnologia utilitzada per la posada en marxa del cotxes. De fet, és l'exemple més antic de la bateria recarregable .
Les bateries d'avui venen en una gran gamma de mides, des de les grans mides megawatts, que emmagatzemen l'energia de parcs solars o subestacions per garantir el subministrament estable en pobles sencers o illes, fins les bateries petites, com les que s'utilitzen en rellotges electrònics.
El principi de funcionament de les bateries es basa en diferents químiques, que generen tensions construïdes en forma cel·lulars de manera que típicament hi ha el rang de 1,0 a 3,6 V. L'apilament de les cèl·lules en sèrie augmenta la tensió, mentre que la seva connexió en paral·lel augmenta el subministrament de corrent.
Com funcionen les bateries?
Quan una bateria es descarrega la reacció química produeix alguns electrons extra. Un exemple d'una reacció que produeix electrons és l'oxidació de ferro. El ferro reacciona amb l'oxigen i cedeix electrons a l'oxigen per produir òxid de ferro.
Un fluid conductor tal com la sal i l'aigua s'utilitza per transferir ions solubles a partir d'un metall a l'altre durant la reacció i es diu l'electròlit.
El metall o compost que perd els electrons durant la descàrrega es diu l'ànode i el metall o compost que accepta els electrons es diu el càtode. Aquest flux d'electrons des de l'ànode al càtode a través de la connexió externa és el que fem servir per fer funcionar els nostres dispositius electrònics.
Quan la reacció que produeix el flux d'electrons no es pot revertir, la bateria es coneix com una bateria primària de manera que, quan es consumeix un dels reactius, aquesta està descarregada.
La bateria primària més comuna és la bateria de zinc-carboni. Es va trobar que quan l'electròlit és un àlcali, les bateries duraven molt més temps. Aquestes són les bateries o piles alcalines que avui es poden adquirir a qualsevol supermercat.
El repte per l'eliminació de les bateries primàries, era trobar una manera de tornar a utilitzar-los, recarregant les bateries. Això provoca que les bateries es fan més grans, i sovint el seu reemplaçant, no és comercialment viable.
Una de les bateries recarregables més primerenques, la bateria de níquel-cadmi (NiCd), també utilitza un àlcali com un electròlit. El 1989 es van desenvolupar les bateries d'hidrogen de níquel-metall (NiMH), les quals van assolir una vida més llarga que les bateries de NiCd.
Aquests tipus de bateries són molt sensibles a la sobrecàrrega i sobreescalfament durant la càrrega, per tant, la velocitat de càrrega es controla per sota d'una taxa màxima. Avui, existeixen carregadors controlats sofisticats els quals, poden accelerar la càrrega, des de zero a ple en menys d'un parell d'hores.
En la majoria dels carregadors més simples i coneguts com a carregadors lents, el procés sol durar tota la nit (8h).
Per les aplicacions portàtils - com ara telèfons mòbils i ordinadors portàtils - s'està constantment buscant el màxim en el sentit d'obtenir la major part de l'energia emmagatzemada compacte però cal indicar que això augmenta el risc d'una descàrrega violenta (curtcircuit). No obstant això, per evitar danys s'instal·len limitadors de corrent.
A mesura que les aplicacions de bateries són més grans, cal tenir més en consideració aspectes sobre la seguretat en aquest gran format
Font: PHYSICS.org
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament