Componenti di una cella secca:
* anodo (terminale negativo): In genere fatto di zinco, funge da fonte di elettroni.
* catodo (terminale positivo): Di solito un'asta di carbonio circondata da una miscela di biossido di manganese e polvere di carbonio, che funge da ricevitore di elettroni.
* Elettrolita: Una pasta di cloruro di ammonio e cloruro di zinco che consente il movimento di ioni (particelle cariche).
* Separatore: Un materiale poroso che separa l'anodo e il catodo, impedendo il contatto diretto ma consentendo il flusso di ioni.
La reazione chimica:
1. Ossidazione di zinco: All'anodo, gli atomi di zinco perdono elettroni (ossidazione) e formano ioni di zinco (Zn²⁺). Questi elettroni viaggiano attraverso il circuito esterno fino al catodo.
2. Riduzione del biossido di manganese: Al catodo, il biossido di manganese (MNO₂) accetta elettroni (riduzione), reagendo con ioni di ammonio (NH₄⁺) dall'elettrolita per formare ossido di manganese (Mn₂O₃) e acqua (H₂O).
3. Movimento ionico: L'elettrolita consente agli ioni di ammonio (NH₄⁺) di spostarsi dal catodo verso l'anodo, completando il circuito e mantenendo la neutralità elettrica.
Generazione di elettricità:
* Il flusso di elettroni dall'anodo al catodo attraverso il circuito esterno crea una corrente elettrica.
* La differenza nel potenziale elettrico tra anodo e catodo è chiamata tensione, che guida la corrente.
* Questo processo continua fintanto che sono disponibili abbastanza reagenti (biossido di zinco e manganese) e l'elettrolita rimane conduttivo.
Limitazioni:
* Capacità limitata: Le cellule secche hanno una quantità limitata di energia chimica immagazzinata, quindi alla fine si esauriscono.
* Drop di tensione: La tensione di una cellula secca diminuisce nel tempo man mano che vengono consumate le sostanze chimiche.
* Shelf Life: Le cellule secche hanno una durata finita, anche se inutilizzate, a causa di graduali reazioni chimiche interne.
In sintesi:
Le cellule secche non "generano" l'elettricità allo stesso modo delle centrali elettriche, ma immagazzinano energia chimica e la convertono in energia elettrica attraverso una reazione chimica. Questo processo prevede l'ossidazione dello zinco sull'anodo, la riduzione del biossido di manganese nel catodo e il movimento degli ioni attraverso l'elettrolita. Il flusso di elettroni dall'anodo al catodo crea una corrente elettrica.
