Ehilà! Come fornitore di batterie al piombo-acido della serie 12V, spesso mi viene chiesto cosa c'è effettivamente all'interno di questi alimentatori. Analizziamo quindi la composizione chimica delle batterie al piombo-acido della serie 12V.
Le basi delle batterie al piombo-acido
Prima di tutto, le batterie al piombo sono in circolazione da molto tempo. Sono una fonte di energia affidabile, soprattutto in applicazioni come automobili, barche e sistemi di alimentazione di backup. Una batteria al piombo-acido della serie 12V è composta da più celle collegate in serie. Di solito, una batteria da 12 V ha sei celle da 2 V.
Componenti chimici
1. Elettrodi
I due elettrodi principali in una batteria al piombo sono l'elettrodo positivo (anodo) e l'elettrodo negativo (catodo).
L'elettrodo positivo è costituito da biossido di piombo ($PbO_2$). Il biossido di piombo è un solido marrone scuro. Ha un elevato stato di ossidazione del piombo (+4). Quando la batteria si scarica, il biossido di piombo subisce una reazione chimica in cui acquista elettroni e si riduce.
L'elettrodo negativo è realizzato in piombo puro (Pb). Il piombo è un metallo tenero e pesante. Durante il processo di scarica, il piombo perde elettroni e si ossida.
2. Elettrolita
L'elettrolita in una batteria al piombo è una soluzione di acido solforico ($H_2SO_4$) e acqua ($H_2O$). L'acido solforico svolge un ruolo cruciale nel funzionamento della batteria. Fornisce gli ioni necessari per il flusso di corrente elettrica.
Quando la batteria è carica, la concentrazione di acido solforico è relativamente elevata. Quando la batteria si scarica, l'acido solforico reagisce con gli elettrodi e la sua concentrazione diminuisce. Le reazioni chimiche sugli elettrodi e nell'elettrolita sono ciò che consente alla batteria di immagazzinare e rilasciare energia elettrica.
Reazioni chimiche
Reazione di scarica
Durante il processo di scarica sugli elettrodi si verificano le seguenti reazioni:
All'elettrodo positivo (anodo):
$PbO_2(s)+ 3H^+(aq)+ HSO_4^-(aq)+ 2e^-\rightarrow PbSO_4(s)+ 2H_2O(l)$
All'elettrodo negativo (catodo):
$Pb(s)+ HSO_4^-(aq)\frecciadestra PbSO_4(s)+ H^+(aq)+ 2e^-$
La reazione di scarica complessiva per una singola cella è:
$Pb(s)+ PbO_2(s)+ 2H_2SO_4(aq)\rightarrow 2PbSO_4(s)+ 2H_2O(l)$
Come puoi vedere, durante la scarica, entrambi gli elettrodi formano solfato di piombo ($PbSO_4$) e viene prodotta acqua. Ciò porta ad una diminuzione della concentrazione di acido solforico nell'elettrolita.
Reazione di carica
Quando la batteria è in carica, le reazioni sono invertite:
All'elettrodo positivo (anodo):
$PbSO_4(s)+ 2H_2O(l)\frecciadestra PbO_2(s)+ 3H^+(aq)+ HSO_4^-(aq)+ 2e^-$
All'elettrodo negativo (catodo):
$PbSO_4(s)+ H^+(aq)+ 2e^-\frecciadestra Pb(s)+ HSO_4^-(aq)$
La reazione di carica complessiva per una singola cella è:
$2PbSO_4(s)+ 2H_2O(l)\frecciadestra Pb(s)+ PbO_2(s)+ 2H_2SO_4(aq)$
Vantaggi e svantaggi in base alla composizione
Vantaggi
- Basso costo: Le materie prime, piombo e acido solforico, sono relativamente economiche rispetto ad altri prodotti chimici per batterie. Ciò rende le batterie al piombo un'opzione economica per molte applicazioni.
- Corrente di picco elevata: Possono fornire una corrente elevata per brevi periodi, utile in applicazioni come l'avviamento del motore di un'auto.
Svantaggi
- Durata di vita limitata: La formazione di solfato di piombo durante lo scarico può portare ad un processo chiamato solfatazione. Se la batteria non viene mantenuta correttamente, la solfatazione può ridurne la capacità e la durata.
- Peso: Il piombo è un metallo pesante, quindi le batterie al piombo-acido sono piuttosto pesanti. Questo può rappresentare uno svantaggio nelle applicazioni in cui il peso è un problema, come nei dispositivi portatili.
Alternative: batterie sostitutive LiFePO4 da 12 V
Se stai cercando un'alternativa alle batterie al piombo-acido della serie 12V, potresti dare un'occhiataBatterie di ricambio LiFePO4 da 12 V. Le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) presentano alcuni vantaggi rispetto alle batterie al piombo-acido. Sono più leggeri, hanno una durata di vita più lunga e possono essere caricati e scaricati più volte. Tuttavia, sono anche più costosi.
Perché scegliere le nostre batterie al piombo-acido serie 12V
Nonostante le alternative, le nostre batterie al piombo-acido della serie 12V hanno ancora molto da offrire. Utilizziamo piombo e acido solforico di alta qualità nel nostro processo di produzione. Le nostre batterie sono progettate per essere affidabili e di lunga durata. Offriamo anche un eccellente servizio clienti e supporto.
Se cerchi batterie al piombo-acido della serie 12V o se hai domande sulla loro composizione chimica o sulle loro prestazioni, non esitare a contattarci. Siamo qui per aiutarti a trovare la soluzione di alimentazione giusta per le tue esigenze. Che si tratti di un piccolo sistema di alimentazione di backup o di una grande applicazione industriale, abbiamo la soluzione giusta. Contattaci oggi per iniziare una conversazione sui requisiti della tua batteria e lavoriamo insieme per trovare la soluzione migliore per te.
Riferimenti
- Linden, D. e Reddy, TBC (2002). Manuale delle batterie. McGraw-Hill.
- Bard, AJ e Faulkner, LR (2001). Metodi elettrochimici: fondamenti e applicazioni. Wiley.
