La pila elettrica, anche chiamata batteria primaria o cella elettrochimica, è un dispositivo che immagazzina energia e durante il funzionamento converte energia chimica in energia elettrica. Permettono lo stoccaggio di energia in forma chimica durante la fase di carica, chiamata più semplicemente "ricarica". Questa energia che può essere poi liberata a comando per alimentare circuiti elettrici durante la fase di scarica, ovvero durante il funzionamento della pila.
Tipicamente le pile sono irreversibili: una volta esaurita l’energia chimica immagazzinata, a causa dell’usura degli elettrodi, sono da buttare perché non possono essere più ricaricate. Esistono poi gli accumulatori, anche chiamati batterie secondarie o pile ricaricabili, che invece sono reversibili, ovvero possono compiere molti cicli di carica e scarica e quindi essere riutilizzati.
Come funzionano le pile
Le pile funzionano convertendo l'energia chimica in energia elettrica. Ogni pila è costituita da due elettrodi, chiamati anodo e catodo, immersi in uno o più elettroliti, ovvero sostanze che sono in grado di trasportare cariche elettriche. Se in una cella sono presenti due soluzioni elettrolitiche, esse vengono separate da un ponte salino o un setto poroso. Durante il funzionamento della pila, quando i due elettrodi vengono collegati per alimentare un apparecchio elettrico, avvengono reazioni di ossidoriduzione, anche chiamate redox. Durante queste reazioni alcuni elementi perdono elettroni, ossidandosi, ed altri ne guadagnano, riducendosi. L’anodo si ossida, diventando carico positivamente, mentre il catodo si riduce, diventando negativo.
Questo flusso di elettroni genera una corrente elettrica continua ma quando si raggiunge lo stato di equilibrio chimico, la pila si scarica.
Le pile più comuni
Fra le batterie primarie, citiamo la prima pila a secco: la pila zinco-carbone. Di forma cilindrica, ha l’anodo in zinco metallico, il catodo di grafite e una pasta di biossido di manganese e cloruro di ammonio.
Una loro evoluzione sono le pile alcaline. Hanno un catodo di ossido di manganese e un anodo di zinco. Come elettrolita viene utilizzata una pasta alcalina di idrossido di potassio, da cui il nome.
Un altro tipo di pila molto diffusa è la pila al litio – da non confondere con le pile ricaricabili agli ioni di litio. Tipicamente questa pila è a forma di bottone di piccole dimensioni, utilizzata per esempio in orologi, calcolatrici e pacemaker. È costituita da due piastre metalliche che fungono da anodo e catodo, al cui interno ci sono uno strato di litio e uno strato ossidante – spesso biossido di manganese, separati da un setto poroso.
La prima pila elettrica
La prima pila nasce alla fine del XXVIII secolo per opera di Alessandro Volta. La pila di Volta consiste in una serie di dischetti alternati di rame e zinco, intervallati da panni imbevuti di acqua e acido solforico. Fra i dischetti si viene a creare una differenza di potenziale a causa dei legami chimici fra i vari elementi. Quando le estremità di rame e zinco vengono messe in contatto, chiudendo il circuito, si genera una corrente elettrica.
;)
