Cum funcționează bateriile? - Adam Jacobson

Vezi întreaga lecție: http://ed.ted.com/lessons/why-batteries-die-adam-jacobson

Bateriile sunt un triumf al științei -- ele permit telefoanelor și altor dispozitive să funcționeze fără să folosim o multitudine infernală de cabluri încâlcite. Dar chiar și cele mai bune baterii se vor cunsuma treptat, scăzându-le treptat capacitatea până când într-un final se vor epuiza. De ce se întâmplă asta? Și cum stochează bateriile atât de multă energie? Adam Jacobson ne învață principiile de bază ale bateriilor.

Lecție de Adam Jacobson, animație de FOX Animation Domination High-Def.

Probabil cunoști senzația:

telefonul tău scoate un ultim sunet

și se închide în mijlocul conversației.

În acel moment îți vine mai mult
să arunci bateria

decât să o ridici în slăvi,

însă bateriile sunt un triumf al științei.

Ele permit telefoanelor
și altor dispozitive să funcționeze

fără să folosim o multitudine infernală
de cabluri încâlcite.

Totuși, chiar și cele mai bune baterii
se vor consuma treptat,

scăzându-le încet capacitatea
până când într-un final se epuizează.

De ce se întâmplă asta?

Și cum stochează bateriile
atât de multă energie?

Totul a început în anii 1780
cu doi oameni de știință italieni.

Luigi Galvani și Alessandro Volta,

și o broască.

Legenda spune că în timp ce Galvani
studia un picior de broască

a atins un nerv cu un instrument de metal,

rezultând un spasm muscular.

Galvani a numit asta
electricitate animală,

crezând că un tip de electricitate
e stocată în fiecare formă de viață.

Dar Volta nu a fost de acord,

susținând că metalul
a cauzat spasmul muscular.

Dezbaterea s-a finalizat
cu un experiment inovator gândit de Volta.

El și-a testat ideea folosind o stivă
din straturi alternative de zinc și cupru,

separate de o foaie de hârtie
sau de o pânză îmbibată în soluție salină.

Ce s-a întâmplat atunci e ceea ce astăzi
chimiștii numesc oxidare și reducere.

Zincul se oxidează,
ceea ce înseamnă că pierde electroni,

ce sunt apoi preluați de ionii din apă
prin procesul denumit reducere,

producând hidrogen gazos.

Volta ar fi fost șocat
dacă ar fi știut asta.

El a crezut că reacția are loc în cupru

și nu în soluție.

Astăzi onorăm descoperirea lui Volta

denumind unitatea standard
a potențialului electric „volt”.

Ciclul de oxidare-reducere creează un flux
de electroni între cele două substanțe

și dacă atașezi un bec
sau un aspirator între cele două

vei obține energie.

Din anii 1700, oamenii de știință
au îmbunătățit conceptul lui Volta.

Au înlocuit soluția chimică cu celule
uscate umplute cu pastă chimică,

dar principiul a rămas același.

Un metal se oxidează trimițând
electroni printr-un circuit,

ce sunt apoi preluați
de o substanță denumită reducător.

Dar orice baterie are
o cantitate finită de metal

și odată ce s-a oxidat,
bateria e epuizată.

Bateriile reîncărcabile ne oferă
o soluție temporară la această problemă

făcând procesul
de oxidare-reducere reversibil.

Astfel, electronii pot trece în sens opus

cu ajutorul electricității.

Când conectezi un încărcător
la o priză de perete,

metalul din baterie
va fi regenerat de electricitate,

făcând astfel electroni disponibili
pentru următoarea reacție de oxidare.

Dar chiar și bateriile reîncărcabile
nu rezistă o veșnicie.

În timp, repetarea acestui proces
cauzează imperfecțiuni

și iregularități în suprafața metalului,
ce afectează procesul de oxidare.

Electronii disponibili
în circuit se împuținează

și bateria moare.

Unele dintre bateriile reîncărcabile

vor muri după doar câteva sute
de cicluri de reîncărcare,

pe când cele mai noi
pot funcționa pâna la câteva mii.

Bateriile viitorului ar putea fi
ușoare și subțiri,

vor funcționa pe principiile
fizicii cuantice

și vor rezista
la sute de mii de reîncărcări.

Până când oamenii de știință vor găsi
o metodă de a folosi mișcarea

pentru reîncărcarea bateriilor,
ca în cazul mașinilor,

sau a panourilor solare portabile,

reîncarcarea baterilor de la priză,

sau chiar folosirea unei alte baterii
pentru a reîncărca alta,

rămâne cea mai bună metodă
de a împiedica acel sunet insuportabil.