Le reazioni nelle pile alcaline
Le pile alcaline sono state sviluppate negli anni ’50 del secolo scorso per risolvere i problemi delle pile zinco-carbonio e sono state inventate da Lewis Urry, un ingegnere canadese.
Questi tipi di pile utilizzano elettroliti alcalini come l’idrossido di potassio. Nelle pile alcaline, lo zinco costituisce l’anodo, mentre il manganese (IV) costituisce il catodo.
Durante il funzionamento, lo zinco e il MnO2 vengono consumati, mentre la concentrazione di KOH rimane costante nel tempo poiché viene sia utilizzata che prodotta durante la reazione.
La presenza dell’idrossido di potassio è fondamentale perché non si producono gas durante il funzionamento e non si verificano cadute di tensione, che rimane costante nel tempo anche sotto carichi consistenti.
Le semireazioni che si verificano sono le seguenti:
Anodo: Zn(s) + 2 OH-(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2 e- E° = + 1.28 V
Catodo: 2 MnO2(s) + H2O(l) + 2 e- → Mn2O3(s) + 2 OH-(aq) E° = + 0.15 V
La reazione complessiva è: Zn(s) + 2 MnO2(s) → ZnO(s) + Mn2O3(s) con un potenziale di + 1.43 V.
Le pile alcaline hanno una maggiore densità di energia rispetto ad altri tipi di pile, il che significa che durano più a lungo a parità di energia fornita. Possono anche essere conservate a lungo senza perdere energia, con solo il 5% di perdita annuale se non utilizzate. Tuttavia, il loro svantaggio risiede nel costo più elevato rispetto ad altri tipi di pile. Le macchine fotografiche e le telecamere digitali ad alta corrente sono alcune delle apparecchiature che utilizzano pile alcaline per la loro maggiore durata.