Accumulatori
Realizzare un semplice accumulatore e dimostrare la possibilità di immagazzinare energia sotto forma di energia chimica.
La scienza alla base di questo esperimento
Esiste una classe di celle galvaniche in cui è possibile invertire il processo di elettrolisi. Queste celle possono essere caricate tramite una corrente elettrica e, successivamente, generare corrente invertendo le reazioni agli elettrodi. Durante la carica, l’energia viene immagazzinata sotto forma di energia chimica; per questo motivo, tali celle vengono talvolta denominate accumulatori.
Attrezzatura utilizzata
- Cavi di collegamento, rossi — ELE-005, ELE-006
- Cavi di collegamento, neri — ELE-007, ELE-008
- Morsetti a coccodrillo — ELE-009
- Elettrodi di piombo — CHE-020
- Coperchi per celle di prova — CHE-021
- Bicchiere da laboratorio da 50 ml — CHE-002
- Portalampada — ELE-014
Sostanze chimiche e reagenti
- Acido solforico 0,5 M — R:35 S:26-30-45
Note sulla sicurezza
- I composti di piombo prodotti durante il processo sono tossici e nocivi per l’ambiente. Indossare sempre occhiali protettivi e guanti.
Domande per gli studenti
- Che tensione hai misurato sulla cella di avviamento?
- Cosa succede durante il processo di ricarica?
- Che tensione hai misurato al termine del processo di ricarica?
Cosa aspettarsi
Si misura una differenza di potenziale pari a 0 Volt, poiché le semicelle sono identiche sia per quanto riguarda i metalli che la concentrazione della soluzione. Nel circuito si genera una corrente e l’elettrolisi produce bolle agli elettrodi a causa della reazione che avviene, generando ossigeno e idrogeno. Durante questo processo gli elettrodi accumulano una carica elettrica. REAZIONI. Facendo passare una corrente elettrica attraverso la cella, si verifica l’elettrolisi: Pb SO₄ + 2e⁻ → Pb + SO₄²⁻ (catodo, +). Pb SO₄ + 2 H₂O → PbO₂ + 4H⁺ + SO₄²⁻ + 2e⁻ (anodo, –). Si verifica anche una certa produzione di ossigeno (all’anodo) e di idrogeno (al catodo), a causa dell’elettrolisi dell’acqua. Poiché il biossido di piombo ha un colore marrone e il piombo è grigio, gli elettrodi assumono un aspetto diverso e si è creata una nuova cella con elettrodi diversi. La differenza di potenziale tra gli elettrodi è di circa 2 V. Quando l’alimentazione di corrente viene interrotta, l’elettrolisi cessa. Le cariche accumulate sugli elettrodi si scaricano poiché la reazione è reversibile. Quando l’energia contenuta nella cella viene consumata, le reazioni si invertono come segue. PbO₂ + H₂SO₄ + 2 e⁻ → PbSO₄ + H₂O (catodo, +). Pb + SO₄²⁻ → PbSO₄ + 2 e⁻ (anodo, –). Pertanto, durante questi processi, lo stato di ossidazione del piombo cambia. La lampadina si accende e viene visualizzata una lettura della corrente. La corrente diminuisce lentamente fino a quando la lampadina non si spegne. L’accumulatore è ora scarico, ma è possibile ricaricarlo nuovamente.
Smaltimento
Smaltire i liquidi nel contenitore dei rifiuti.
Prova a fare questo esperimento in classe
Questo esperimento fa parte di ATP Volta, un laboratorio scientifico mobile autonomo che trasforma una normale aula in un vero e proprio laboratorio STEM, con oltre 200 esperimenti di fisica, chimica, biologia, robotica e ingegneria. Gali, il tutor basato sull’intelligenza artificiale integrato in ATP Connect, guida gli studenti in ogni fase e risponde alle loro domande direttamente al banco di lavoro.
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