BATTERY TIMELINE by MATTEO G.B.

L'EVOLUZIONe della batterie

01

LA PILA DI VOLOTA

1800 Alessandro Volta

02

LA PILA LECLANCHE'

1866 Georges Leclanché

+ info

03

lA BATTERIA SECCA

04

LI-ION

1886 Carl Gassner

1991 John B. Goodenough

+ info

05

Le batterie al vanadio-rame

Maria Skyllas-Kazaco

Celle a combustibile all'idrogeno

1839 Sir William Robert Grove

Batterie agli ioni di litio (Li-ion)

John B. Goodenough propone il concetto delle "batterie agli ioni di litio (Li-ion)," che diventeranno una delle tecnologie di accumulo più diffuse. Le batterie agli ioni di litio al fosfato di ferro (LiFePO4), a volte chiamate anche batterie "LFP" o "batterie di Goodenough," prendono il nome dal loro co-inventore, il fisico chimico John B. Goodenough. John Goodenough, premio Nobel per la chimica nel 2019. Le batterie LiFePO4 sono apprezzate per la loro sicurezza, durata e stabilità termica nonché per la loro alta tensione di circa 3,2 V. Sono comunemente utilizzate in applicazioni che richiedono una batteria affidabile e sicura, come veicoli elettrici, sistemi di accumulo di energia e dispositivi elettronici portatili

• 1° processo (Carica)

Reazione durante la Carica (Ossidazione dell'Anodo): Anodo: Li⁺ → Li⁰ + e⁻ Reazione durante la Carica (Riduzione del Catodo): Catodo: LiFePO4 + Li⁺ + e⁻ → LiFePO4-Li

• 2° processo (Scarica)

Anodo: Li⁺ + e⁻ → Li⁰ Catodo: LiFePO4-Li → LiFePO4 + Li⁺ + e⁻

Celle a combustibile all'idrogeno

Uno dei pionieri più noti nelle ricerche sulle celle a combustibile è Sir William Robert Grove, un giurista e scienziato gallese del XIX secolo.Le celle a combustibile all'idrogeno utilizzano una reazione chimica nota come "elettrolisi inversa" o "elettrochimica inversa" per generare energia. Questa reazione coinvolge l'idrogeno e l'ossigeno per produrre elettricità, acqua e calore. Tra catodo e anodo èpresente una membrana a scambio proteico che permetteva il passaggio dei protoni.

• Anodo: H₂ → 2H⁺ + 2e
• Catodo: ½O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → H₂O

Importante notare che il processo di elettrolisi inversa è altamente efficiente ed è privo delle emissioni di gas nocivi. Le celle a combustibile all'idrogeno sono state studiate principalmente per veicoli elettrici a idrogeno, applicazioni stazionarie di backup di energia e sistemi di alimentazione per dispositivi elettronici portatili, sebbene le sfide di stoccaggio e distribuzione dell'idrogeno abbiano limitato la loro adozione su larga scala.

LA PILA LECLANCHE'

1866: Georges Leclanché inventa la "cella Leclanché," una pila primaria che utilizza zinco come anodo, manganese (IV) ossido come catodo e una soluzione di cloruro di ammonio come elettrolita. Queste reazioni chimiche generano una differenza di potenziale elettrico tra gli elettrodi, creando così una forza elettromotrice (FEM) che induce il flusso di elettroni attraverso il circuito esterno. Nel frattempo, gli ioni di zinco si spostano attraverso l'elettrolita (soluzione di cloruro di ammonio, NH₄Cl) per bilanciare la carica. La pila Leclanché è nota per la sua affidabilità e fu ampiamente utilizzata in applicazioni come lanterne elettriche e campanelli d'ingresso. È un esempio classico di una pila primaria, in cui una volta esaurita la reazione chimica, la pila deve essere sostituita poiché non può essere ricaricata.

• La reazione di ossidazione:

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻

• La reazione di riduzione:

MnO₂(s) + H₂O(l) + 2e⁻ → Mn(OH)₂(s) + 2OH⁻(aq)

LA PILA A SECCO

1886: Carl Gassner inventa la prima "batteria secca" moderna, che utilizza zinco come anodo, manganese (IV) ossido come catodo e una pasta di cloruro di zinco come elettrolita. Elettrolita Assorbito: Una delle innovazioni chiave introdotte da Gassner è stata l'uso di un elettrolita in forma solida o pasta, che è stato impregnato all'interno degli elettrodi. Questo ha eliminato la necessità di un elettrolita liquido, rendendo la batteria meno soggetta a fuoriuscite e più sicura da utilizzare.

• Reazione all'Anodo (Ossidazione):

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻

• Reazione al Catodo (Riduzione):

Mn(OH)₂): MnO₂(s) + 2H₂O(l) + 2e⁻ → Mn(OH)₂(s)

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LA PILA A SECCO

1886: Carl Gassner inventa la prima "batteria secca" moderna, che utilizza zinco come anodo, manganese (IV) ossido come catodo e una pasta di cloruro di zinco come elettrolita. Elettrolita Assorbito: Una delle innovazioni chiave introdotte da Gassner è stata l'uso di un elettrolita in forma solida o pasta, che è stato impregnato all'interno degli elettrodi. Questo ha eliminato la necessità di un elettrolita liquido, rendendo la batteria meno soggetta a fuoriuscite e più sicura da utilizzare.

• Reazione all'Anodo (Ossidazione):

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻

• Reazione al Catodo (Riduzione):

Mn(OH)₂): MnO₂(s) + 2H₂O(l) + 2e⁻ → Mn(OH)₂(s)

LA PILA A SECCO

1886: Carl Gassner inventa la prima "batteria secca" moderna, che utilizza zinco come anodo, manganese (IV) ossido come catodo e una pasta di cloruro di zinco come elettrolita. Elettrolita Assorbito: Una delle innovazioni chiave introdotte da Gassner è stata l'uso di un elettrolita in forma solida o pasta, che è stato impregnato all'interno degli elettrodi. Questo ha eliminato la necessità di un elettrolita liquido, rendendo la batteria meno soggetta a fuoriuscite e più sicura da utilizzare.

• Reazione all'Anodo (Ossidazione):

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻

• Reazione al Catodo (Riduzione):

Mn(OH)₂): MnO₂(s) + 2H₂O(l) + 2e⁻ → Mn(OH)₂(s)

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BATTERIA VANADIO-RAME

Le batterie al vanadio-rame" e sono state sviluppate da un chimico statunitense di nome Maria Skyllas-Kazacos negli anni '80. Queste utilizzano batterie al vanadio-rame" e sono state sviluppate da un chimico statunitense di nome Maria Skyllas-Kazacos negli anni '80. Nell'anodo di una VRB, il vanadio è solitamente presente come ione vanadio in uno stato di ossidazione superiore, ad esempio, vanadio(V) o vanadio(IV). Nel catodo di una VRB, il vanadio è presente come ione vanadio in uno stato di ossidazione inferiore, ad esempio, vanadio(II) o vanadio(III).

• 1) Reazione di Ossidazione all'Anodo (Vanadio V²⁺ -> Vanadio V³⁺): V²⁺ -> V³⁺ + e⁻

• 2) Reazione di Riduzione al Catodo

(Vanadio V³⁺ -> Vanadio V²⁺): V³⁺ + e⁻ -> V²⁺

LA PILA DI VOLTA

La pila di Volta, inventata da Alessandro Volta, è stata costruita per la prima volta nel 1800. È stata una delle prime versioni di una cella elettrochimica, nota come "pila voltaica". La pila di Volta era composta da dischi alternati di zinco e rame separati da strati di carta imbevuti di soluzione salina, e generava una corrente elettrica attraverso una reazione chimica tra i due metalli e la soluzione salina. La pila voltaica funziona per mezzo di una reazione chimica che produce una differenza di potenziale elettrico, generando così una corrente elettrica.

• Equazione di ossidazione:

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e⁻

• Equazione di riduzione:

Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s)

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