Definizione di cella voltaica

Una cella voltaica (comunemente nota come cella galvanica) è una sorgente di potenza elettrochimica in cui l'energia elettrica è creata dalle attività di diverse reazioni chimiche. Contiene due diverse piastre metalliche che scambiano cariche elettriche tra loro attraverso un'interconnessione creata da una sostanza elettrolitica, come sali o altre sostanze acide. La cella voltaica deriva il suo nome da Alessandro Volta, uno scienziato a cui è attribuita l'invenzione della prima batteria elettrica all'inizio del XIX secolo.

Origini

L'invenzione di celle voltaiche o galvaniche è considerata un traguardo fondamentale nello sviluppo delle batterie elettriche in uso oggi. L'idea fu sviluppata da una scoperta di Luigi Galvani, che trovò che l'interazione tra due metalli diversi (in certe condizioni disposte) porta alla produzione di energia, nota oggi come elettricità. Questa teoria fu realizzata da Alessandro Volta, che eseguì l'esperimento con due piastre metalliche, interconnesse tra loro, mentre immerse in una sostanza acida. Alla fine, l'esperimento ebbe successo, portando all'invenzione di una cella voltaica.

Design

Una normale cella voltaica è divisa in due sezioni. Entrambe le sezioni contengono diverse piastre metalliche immerse nelle loro rispettive soluzioni di solfato — per esempio, piastra di zinco immersa in soluzione di solfato di zinco, o piastra di rame immersa in solfato di rame. Entrambe le sezioni giacciono separate l'una dall'altra, interconnesse solo da un ponte salino, immerso in entrambe le soluzioni. In questo modo, le piastre metalliche trasferiscono le loro cariche alla loro soluzione di solfato, che le passa a un ponte salino per consegnarle all'altro lato. In definitiva, in questo assemblaggio, un flusso di cariche in qualsiasi direzione è prodotto, che è spesso considerato come corrente elettrica.

Funzionamento

In un assemblaggio elettrochimico, una batteria ha due estremità: anodo e catodo. L'anodo si dice carico di cariche positive, mentre il catodo è considerato un'entità caricata negativamente. Similmente, in una cella voltaica, le due piastre metalliche (secondo le loro proprietà intrinseche positive o negative) assumono le posizioni di anodo e catodo e avviene il trasferimento di cariche da anodo (+) a catodo (-). Entrambe le piastre metalliche sono chiamate elettrodi. La soluzione di solfato è nota come elettrolita, e l'intero processo è chiamato elettrolisi. La quantità di corrente prodotta da una cella è direttamente proporzionale alla velocità di trasferimento di carica tra due piastre, che è aumentata in soluzione acida come acidi solforici.

Tipi

Diversi tipi di cella voltaica rappresentano differenze minori nella loro architettura e costituzione, cioè, alcuni tipi vengono con una singola soluzione di solfato che porta entrambe le piastre metalliche in un singolo contenitore; altri tipi portano altri materiali acidi che agiscono come elettrolita invece di soluzioni di solfato. I principali tipi di celle voltaiche includono celle lasagna, celle elettrolitiche, batteria acida e celle a concentrazione. Tutte queste celle voltaiche incorporano le stesse caratteristiche di produzione di corrente attraverso un processo elettrochimico, ma con poche variazioni nel loro design e composizioni.

Applicazioni

Il vantaggio base delle celle voltaiche è la loro portabilità, che le rende una scelta primaria in ambienti dove l'energia elettrica è richiesta in mobilità. Quindi, le celle voltaiche si trovano spesso in automobili, apparecchiature elettroniche, batterie di emergenza e applicazioni industriali manifatturiere.