Baterii speciale

Baterii speciale

Pila standard cu mercur

Pe vremuri, un tip special de baterie, cunoscuta sub numele de pila standard cu mercur, era folosita ca si etalon (standard) pentru calibrarea tensiunilor. Iesirea unei pile cu mercur este intre 1,0184 si 1,0194 V c.c. (in functie de tipul pilei), fiind extrem de stabila in timp. Variatia tensiunii este in jurul valorii de 0,004% pe an. Alternativ, pilele cu mercur erau cunoscute si sub numele de pile cu cadmiu sau pile Weston. Structura unei astfel de pile este prezentata in figura de mai jos:

Din pacate, pilele cu mercur sunt intolerante la "scurgerile" de curent si nu pot fi masurate cu un voltmetru analogic fara a compromite acuratetea masuratorii. Producatorii mentionau un curent nu mai mare de 0,1 mA prin pila, dar chiar si aceasta cifra era considerata de moment, sau instantanee maxima. Prin urmare, pilele standard nu puteau fi masurate decat cu un dispozitiv potentiometric (detector de nul), pentru care curentul de functionare este zero. Scurt-circuitarea unei pile cu mercur este stric interzisa. Dupa scurt-circuitare, pila nu mai poate fi folosita ca si dispozitiv standard. Pilele cu mercur sunt de asemenea susceptibile la variatii mici de tensiune in cazul "bruscarii" lor fizice sau termice.

Exista doua tipuri de pile standard cu mercur, in functie de nevoile de calibrare: saturate si nesaturate. Pilele standard saturate ofera cea mai buna stabilitate a tensiunii in timp, suferind in schimb de o instabilitate termica. Cu alte cuvinte, variatia tensiunii este neglijabila in timp (o variatie de doar cativa microvolti in decurs de 10 ani!), dar este mare la schimbarile de temperatura (zeci de microvolti per grad Celsius). Aceste pile functioneaza cel mai bine in medii de laborator controlate din punct de vedere termic, si unde stabilitatea tensiunii este de o importanta cruciala.

Pilele nesaturate ofera o foarte buna stabilitate termica in dauna stabilitatii lor in timp. Tensiunea ramane practic constanta odata cu variatia temperaturii, dar scade constant cu aproximativ 100 µV pe an. Acest celule erau utilizate cel mai adesea ca si dispozitive de calibrare "de teren". Temperatura ambianta nu poate fi controlata precis in aceste situatii. Tensiunea nominala a unei pile saturate este de 1,0186 V, iar a celei nesaturate de 1,019 V.

Dispozitivele de calibrare semiconductoare moderne au inlocuit in totalitate pilele standard ca si referinte de laborator sau "de teren" pentru tensiuni.

Pila de combustie

Un dispozitiv fascinant, foarte asemanator pilei voltaice, este pila de combustie. Acest dispozitiv utilizeaza reactia chimica de combustie (ardere) pentru generarea unui curent electric. Procesul de oxidare chimica (formarea legaturilor ionice ale oxigenului cu alte elemente) poate produce o deplasare de electroni intre doi electrozi asemanator unei combinatii de metale si electroliti. O pila de combustie este practic o baterie alimentata de la o sursa externa de energie chimica:

Pe masura ce "arde" hidrogen, singurele emisii ale unei pile de combustie sunt apa si o cantitate mica de caldura. Eficienta transformarii energiei chimice in energie electrica, in cazul unei pile de combustie, este mult mai mare decat limita de eficienta Carnot pentru orice motor cu ardere (combustie) interna.

Celula solara

Un alt tip de "baterie" este celula (pila) solara, un produs al electronicii (semiconductori). Efectul fotoelectric, conform caruia electronii sunt "smulsi" din atomi sub influenta luminii, este pus in aplicare pentru generarea de curent electric prin intermediul luminii. Eficienta celulelor solare este destul de mica, dar beneficiile utilizarii acesteia ca si sursa de energie sunt nenumarate: nu exista parti mobile, zgomot, poluare sau emisii si au o viata practic infinita:

Pila chimica de detectie

Un alt tip de "baterie" speciala este pila chimica de detectie. Pe scurt, aceste pile reactioneaza chimic cu o substanta specifica din mediul lor ambiant (din aer) pentru a crea o cadere de tensiune proportionala cu concentratia substantei respective. O aplicatie practica a unei pile chimice de detectie consta in detectia si masurarea concentratiei de oxigen. Majoritatea analizoarelor de oxigen sunt construite in jurul acestor mici pile. Pila chimica trebuie astfel proiectata incat sa corespunda substantei(lor) ce se doresc a fi detectate. Aceste pile tind sa se uzeze, pe masura de materialele chimice din componenta lor se epuizeaza sau se contamineaza in decursul utilizarii.