{"id":31630,"date":"2026-03-02T20:11:17","date_gmt":"2026-03-02T14:41:17","guid":{"rendered":"http:\/\/microtexindia.com\/piastre-tubolari\/"},"modified":"2021-12-22T06:18:10","modified_gmt":"2021-12-22T00:48:10","slug":"piastre-tubolari","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/microtexindia.com\/it\/piastre-tubolari\/","title":{"rendered":"Piastre tubolari"},"content":{"rendered":"\t\t
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\nPiastre tubolari: batteria tubolare alta vs batteria a piastra piatta\n<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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1. Cos'\u00e8 la batteria a piastre tubolari<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Introduzione alle batterie<\/strong><\/p>\n

Esistono diversi tipi di fonti di energia elettrochimiche (conosciute anche come celle galvaniche, celle voltaiche o batterie). Una batteria \u00e8 definita come un dispositivo elettrochimico che converte l’energia chimica in energia elettrica e viceversa. Il tema della batteria rientra nell’elettrochimica<\/a>, che \u00e8 semplicemente definita come la materia che si occupa dell’interconversione dell’energia chimica e dell’energia elettrica. In questo articolo parleremo pi\u00f9 in dettaglio delle piastre tubolari e della piastra semi tubolare.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Queste celle producono energia elettrica attraverso reazioni spontanee di ossidoriduzione (reazioni redox) che coinvolgono le sostanze chimiche negli elettrodi positivi e negativi e l’elettrolita, che si verificano in ogni elettrodo, chiamato una mezza cella. L’energia chimica dei materiali attivi convertita in energia elettrica. Gli elettroni prodotti nella reazione di riduzione passano attraverso il circuito esterno che collega le due semicelle, producendo cos\u00ec una corrente elettrica. La reazione di ossidazione avviene rilasciando gli elettroni dal materiale anodico (soprattutto metalli) e la reazione di riduzione avviene quando gli elettroni raggiungono il catodo (soprattutto ossidi, cloruri, ossigeno ecc.) attraverso il circuito esterno. Il circuito si completa attraverso l’elettrolita.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Sistema di batterie al piombo:<\/strong><\/p>\n

Quando il circuito esterno \u00e8 chiuso, gli elettroni cominciano a viaggiare dal polo negativo come risultato della reazione che converte (ossida elettrochimicamente) il piombo (Pb) in ioni di piombo divalenti (Pb2+). (Questi ultimi ioni reagiscono con le molecole di solfato per formare solfato di piombo (PbSO4) all’interno della cella). Questi elettroni viaggiano attraverso il circuito esterno e raggiungono la piastra positiva dove convertono il biossido di piombo in solfato di piombo, cio\u00e8 il biossido di piombo \u00e8 ridotto elettrochimicamente a solfato di piombo come risultato della conversione degli ioni Pb4+ in ioni Pb2+ in PbSO4.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Tecnologia delle batterie a piastra tubolare<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La reazione complessiva della cella si scrive come:<\/p>\n

PbO2 + Pb + 2PbSO4 Carica \u2194 Scarica 2PbSO4 + 2H2O<\/span><\/p>\n

Possiamo vedere che la valenza del piombo (Pb\u00b0) aumenta a Pb<\/span>
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\n 2+<\/span>
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\n ,<\/span>
\n<\/i> rilasciando 2 elettroni durante la scarica. Questo aumento di valenza \u00e8 chiamato ossidazione nella terminologia elettrochimica. <\/span><\/p>\n

Nell’altra direzione, la valenza del piombo nel biossido di piombo (il Pb ha 4 valenze nel biossido di piombo) si riduce a 2+<\/p>\n

assorbendo i due elettroni provenienti dalla reazione di ossidazione. Questa diminuzione di valenza \u00e8 chiamata riduzione in termini elettrochimici.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Questi termini possono anche essere descritti dai cambiamenti nei potenziali dei singoli elettrodi della cella durante la scarica. Il potenziale (tensione) dell’elettrodo di piombo (anodo durante la scarica) aumenta passando a valori pi\u00f9 positivi durante una scarica. Questo aumento del valore potenziale \u00e8 chiamato ossidazione. Cos\u00ec il potenziale negativo di piastra del piombo nella cella piombo-acido passa da circa -0,35 a circa -0,20 volt. Questo \u00e8 un aumento del potenziale. Perci\u00f2 questa reazione \u00e8 definita di natura anodica.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Al contrario, il potenziale dell’elettrodo di biossido di piombo (catodo durante la scarica) diminuisce spostandosi verso il lato negativo, cio\u00e8 il valore diventa sempre pi\u00f9 basso man mano che la scarica procede. Il potenziale positivo di piastra del biossido di piombo nella cella piombo-acido passa da circa 1,69 a circa 1,5 volt. Questa \u00e8 una diminuzione del potenziale. Perci\u00f2 questa reazione \u00e8 definita di natura catodica e si dice che la riduzione avviene su una piastra positiva durante la scarica.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Queste riduzioni delle tensioni di lavoro durante la scarica sono dovute a ci\u00f2 che si chiama polarizzazione, causata da una combinazione di sovratensione, \u03b7, e resistenza interna, che si verifica su entrambi gli elettrodi. Detto semplicemente, la sovratensione \u00e8 la differenza tra l’OCV e le tensioni di funzionamento.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Cos\u00ec, durante la scarica, Edisch = EOCV – \u03b7POS – \u03b7NEG – IR.<\/p>\n

Ma, per la reazione di caricaECh<\/span> = EOCV + \u03b7POS + \u03b7NEG + IR.<\/p>\n

IR si riferisce alla resistenza interna offerta dai materiali all’interno della cella come l’elettrolita, il materiale attivo ecc. L’IR dipende dal design della cella, cio\u00e8 il separatore usato, il passo tra le piastre, i parametri interni del materiale attivo (dimensione delle particelle, area superficiale, porosit\u00e0, ecc.), la temperatura e la quantit\u00e0 di PbSO4 nel materiale attivo. Pu\u00f2 essere presentato come la somma di diverse resistenze offerte dal piombo superiore, la massa attiva e lo strato di corrosione, l’elettrolita, il separatore e la polarizzazione dei materiali attivi.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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I primi tre fattori sono influenzati dal design della cella. Non si pu\u00f2 fare un’affermazione generale sui valori di polarizzazione, ma di solito \u00e8 dello stesso ordine di grandezza della resistenza iniziale offerta dal cavo superiore. Le piastre pi\u00f9 lunghe hanno pi\u00f9 IR. Pu\u00f2 essere determinato dalla pendenza della parte iniziale della curva di scarico. Per lo stesso design, una cella di capacit\u00e0 superiore avr\u00e0 una resistenza interna inferiore. La resistenza interna di una VRLAB 12V\/28Ah \u00e8 di 6 m\u03a9, mentre quella di una batteria di capacit\u00e0 inferiore (12V\/ 7Ah) \u00e8 da 20 a 23 m\u03a9. <\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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A valori di \u03b7 molto bassi, la relazione tra \u03b7 e la corrente, I, prende la forma della legge di Ohm e le equazioni di cui sopra si semplificano come<\/p>\n

Edisch = EOCV – IR.
ECh = EOCV + IR.<\/p>\n

La discussione precedente riguarda la reazione di scarica di una cella al piombo-acido.
I fenomeni opposti si verificano durante la reazione di carica della cella al piombo.<\/p>\n

Nel caso delle batterie primarie, l’elettrodo positivo \u00e8 di solito chiamato catodo mentre l’elettrodo negativo \u00e8 chiamato anodo, e questo \u00e8 inequivocabile poich\u00e9 si verifica solo la scarica.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Cos\u00ec l’elettrodo di piombo che fungeva da anodo si comporta da catodo durante la reazione di carica e l’elettrodo di biossido di piombo che fungeva da catodo si comporta ora da anodo. Per evitare ambiguit\u00e0, usiamo semplicemente elettrodi o piastre positive e negative nelle celle secondarie.
Per illustrare come funziona in pratica, la figura seguente mostra alcune curve ipotetiche per la scarica e la carica di una batteria al piombo-acido.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Si vede chiaramente che la tensione di scarica pratica si trova al di sotto della tensione di circuito aperto di 2,05V, e la tensione di carica pratica si trova al di sopra di questo valore. La deviazione da \u03b7 \u00e8 una misura dell’influenza combinata della resistenza interna della cella e delle perdite di polarizzazione. Ogni volta che la corrente di scarica o di carica viene aumentata, il valore di \u03b7 diventa maggiore, in accordo con le equazioni date sopra.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Fig\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Fig 1 Cambiamenti nella tensione di un LAB e reazioni Redox della piastra pos e negativa
Fig 2 Cambiamenti nella tensione delle piastre e della cella durante la scarica di carica L'esempio preso \u00e8 una cella al piombo<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Per riassumere le reazioni:
Piombo, il materiale attivo negativo:
Durante la scarica: Pb \u2192 Pb2+ + 2e-
Durante la carica: Pb2+ \u2192 Pb (cio\u00e8, PbSO4 \u2192 Pb)<\/p>\n

Biossido di piombo, il materiale attivo positivo:
Durante la scarica: Pb4+ \u2192 Pb2+ (PbO2 \u2192 PbSO4)
Durante la carica: Pb2+ \u2192 PbO2 (cio\u00e8, PbSO4 \u2192 PbO2)<\/p>\n

Poich\u00e9 entrambi i materiali dell’elettrodo sono convertiti in solfato di piombo, a questa reazione \u00e8 stato dato il nome di “teoria del doppio solfato” da Gladstone e Tribe nel 1882.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Classificazione delle batterie<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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A seconda della natura delle reazioni elettrochimiche che avvengono in queste cellule, esse possono essere classificate in<\/p>\n