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Motori endotermici a combustione interna

di Sara Bergandi, Stefano Cantoni, Leonida Fossati, Alfredo Greco

La batteria al piombo

E' la fonte di energia elettrica del motore utile sia per l'accensione della miscela nei motori AS sia più in generale per l'avviamento e la parte elettrica (luci e clacson) in ogni tipo di automobile. Nei veicoli più moderni ha anche la funzione di alimentare la centralina e l'elettronica a bordo. Naturalmente deve funzionare in ogni condizione sia a basse che ad alte temperature garantendo sempre un livello di tensione e corrente sufficiente ad adempiere i suoi compiti.
Il polo positivo è costituito da piastre ricoperte da ossidi di piombo (PbO2) mentre quello negativo da piombo poroso, così da aumentare la superficie utile, mentre il dielettrico (o elettrolita) è acido solforico diluito (H2SO4).
Normalmente, quando non è in funzione, la batteria garantisce una tensione di circa 2V che aumentano durante la fase di ricarica e diminuiscono durante quella di scarica. Poichè l'accensione richiede una tensione di 12 V nel complesso si hanno 6 celle collegate tra loro in serie.
Quando la batteria è nuova, ossia non è stata mai utilizzata, è completamente scarica e l'elettrolita è costituito da una soluzione acquosa di ioni SO4-- e ioni H2++ e gli elettrodi sono di piombo.
In carica viene applicata ai poli una differenza di potenziale che porta una migrazione degli ioni idrogeno verso il polo negativo. Tali ioni aderendo alla piastra rendono il materiale poroso. Il polo positivo assorbe invece le cariche negative gli ioni SO4-- che le cede dopo aver reagito con H2++ e acqua per dare acido solforico e ossigeno che si lega al piombo dell'elettrodo formando il relativo ossido.
Tra il piombo e il suo ossido c'è una differenza di potenziale in grado quindi di creare una corrente di elettroni all'interno di un circuito da Pb a PbO2. In realtà se non vi fossero ioni negativi di SO4 che ricaricano il piombo e quelli H2++ che ricaricano PbO2 la corrente si esaurirebbe velocemente. Si crea così anche l'acido solforico.
Bisogna tuttavia fare attenzione a non prolungare il tempo di carica più del dovuto poichè si avrebbe l'elettrolisi dell'acqua (H2O) che darebbe ossigeno e idrogeno allo stato gassoso, miscela che può essere esplosiva se l'ambiente non è ben areato.
Inoltre la densità dell'elettrolita è utile per monitorare lo stato di carica poichè è direttamente proporzionale ad esso.
Un altro indicatore dello stato di carica è la tensione a vuoto ai morsetti, ma la batteria deve essere inutilizzata da almeno 6 ore, il volmetro deve essere a basso assorbimento, ad esempio un apparecchio digitale, la temperatura intorno ai 25°. In queste condizioni se il valore registrato è superiore ai 12,5V la batteria è carica (a 11,7 è invece scarica).
Per la manutenzione è quindi necessario che i terminali (punti di innesto dei cavi) siano mantenuti puliti da ossidi, grasso e polvere, è comune infatti la cosiddetta solfatazione che appare come uno strato di materiale di colore verdognolo che può essere eliminato con acqua calda e una spazzola metallica dopo avere staccato i morsetti (partendo sempre da quello negativo). Anche il coperchio della batteria va tenuto pulito così da evitare ponti elettrici tra i due poli. Si deve infine aggiungere acqua distillata in ogni cella fino al livello indicato. Evitare comunque di maneggiare l'acido solforico che è altamente corrosivo.

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