Batería de tierra

Una batería de tierra es un par de electrodos hechos de dos metales diferentes, como hierro y cobre, que se entierran en el suelo o se sumergen en el mar. Las baterías terrestres actúan como baterías activadas por agua. Si las placas están lo suficientemente separadas, pueden aprovechar corrientes telúricas. Las baterías terrestres a veces se denominan fuentes de energía telúricas y generadores telúricos.

Historia

Uno de los primeros ejemplos de batería terrestre fue construido por Alexander Bain en 1841 para impulsar un motor primario, un dispositivo que transforma el flujo o los cambios de presión de un fluido en energía mecánica.. Bain enterró placas de zinc y cobre en el suelo a aproximadamente un metro de distancia y utilizó el voltaje resultante, de aproximadamente un voltio, para operar un reloj. Carl Friedrich Gauss, que había investigado el campo magnético de la Tierra, y Carl August von Steinheil, que construyó uno de los primeros relojes eléctricos y desarrolló la idea de un "retorno de la Tierra" (o "retorno a tierra"), había investigado previamente dichos dispositivos.

Daniel Drawbaugh recibió U.S. Patente 211.322 de una batería terrestre para relojes eléctricos (con varias mejoras en el arte de las baterías terrestres). Otra de las primeras patentes fue obtenida por Emil Jahr U.S. Patente 690.151 Método de aprovechamiento de las corrientes eléctricas de Tierra). En 1875, James C. Bryan recibió U.S. Patente 160.152 por su Batería de Tierra. En 1885, George Dieckmann recibió la patente estadounidense U.S. Patente 329.724 por su batería de Tierra Eléctrica. En 1898, Nathan Stubblefield recibió U.S. Patente 600.457 para su batería de bobina electrolítica, que era una combinación de una batería de tierra y un solenoide. (Para obtener más información, consulte las patentes estadounidenses 155209, 182802, 495582, 728381, 3278335, 3288648, 4153757 y 4457988.) La batería de la Tierra, en general, generaba energía para las primeras transmisiones telegráficas y formaba parte de un circuito sintonizado. que amplificaba el voltaje de señalización a largas distancias.

Funcionamiento y uso

Las baterías terrestres más simples consisten en placas conductoras de diferentes metales de la serie electropotencial, enterradas en el suelo para que el suelo actúe como electrolito en una celda voltaica. Como tal, el dispositivo actúa como una celda primaria. Cuando se utilizaban únicamente como dispositivos electrolíticos, los dispositivos no eran continuamente fiables debido a las condiciones de sequía. Estos dispositivos fueron utilizados por los primeros experimentadores como fuentes de energía para la telegrafía. Sin embargo, en el proceso de instalación de largos cables telegráficos, los ingenieros descubrieron que había diferencias de potencial eléctrico entre la mayoría de los pares de estaciones telegráficas, como resultado de corrientes eléctricas naturales (llamadas corrientes telúricas) que fluyen a través del suelo. Algunos de los primeros experimentadores reconocieron que estas corrientes eran, de hecho, en parte responsables de extender la capacidad de las baterías terrestres. Altos rendimientos y larga vida útil. Más tarde, los experimentadores utilizarían estas corrientes únicamente y, en estos sistemas, las placas se polarizaron.

Se sabía desde hacía mucho tiempo que las corrientes eléctricas continuas fluían a través de las porciones sólidas y líquidas de la Tierra, y que la recolección de corriente de un medio eléctricamente conductor en ausencia de cambios electroquímicos (y en ausencia de una unión termoeléctrica) era establecido por Lord Kelvin. La "batería marina" de Lord Kelvin no era una batería química. Lord Kelvin observó que variables como la ubicación de los electrodos en el campo magnético y la dirección del flujo del medio afectaban la salida de corriente de su dispositivo. Estas variables no afectan el funcionamiento de la batería. Cuando se sumergen placas de metal en un medio líquido, se puede obtener y generar energía, incluidos (entre otros) métodos conocidos mediante generadores magnetohidrodinámicos. En los diversos experimentos de Lord Kelvin, las placas de metal estaban simétricamente perpendiculares a la dirección del flujo del medio y se colocaban cuidadosamente con respecto a un campo magnético, que desviaba diferencialmente los electrones de la corriente que fluía. Sin embargo, los electrodos pueden estar orientados asimétricamente con respecto a la fuente de energía.

Para obtener la electricidad natural, los experimentadores clavaban dos placas de metal en el suelo a cierta distancia entre sí en la dirección de un meridiano magnético o meridiano astronómico. Las corrientes más fuertes fluyen de sur a norte. Este fenómeno posee una considerable uniformidad de intensidad de corriente y voltaje. A medida que las corrientes terrestres fluyen de sur a norte, se colocan electrodos, comenzando en el sur y terminando en el norte, para aumentar el voltaje a la mayor distancia posible. En muchas de las primeras implementaciones, el costo era prohibitivo debido a la excesiva dependencia del espaciado extremo entre los electrodos.

Se ha descubierto que todos los metales comunes se comportan de manera relativamente similar. Los dos electrodos espaciados, que tienen una carga en un circuito externo conectado entre ellos, están dispuestos en un medio eléctrico y se imparte energía al medio de tal manera que "electrones libres" en el medio están entusiasmados. Los electrones libres fluyen entonces en un electrodo en mayor medida que en el otro electrodo, provocando así que fluya corriente eléctrica en el circuito externo a través de la carga. La corriente fluye desde esa placa cuya posición en la serie electropotencial está cerca del extremo negativo (como el paladio). La corriente producida es mayor cuando los dos metales están más separados entre sí en la serie electropotencial, y cuando el material más cercano al extremo positivo está hacia el norte, mientras que el del extremo negativo está hacia el sur. Las placas, una de cobre y otra de hierro o carbono, se conectan aéreas mediante un cable con la menor resistencia posible. En tal disposición, los electrodos no sufren corrosión química apreciable, incluso cuando están en tierra saturada de agua y están conectados entre sí mediante un cable durante mucho tiempo.

Se descubrió que para fortalecer la corriente, era más ventajoso introducir el electrodo electropositivo del norte más profundamente en el medio que el electrodo del sur. Las mayores corrientes y voltajes se obtuvieron cuando la diferencia de profundidad era tal que una línea que unía los dos electrodos estaba en la dirección de la inmersión magnética o inclinación magnética. Cuando se combinaron los métodos anteriores, la corriente se extrajo y utilizó de cualquier manera conocida.

En algunos casos, se enterraron bajo tierra un par de placas con diferentes propiedades eléctricas y con revestimientos protectores adecuados. Una capa protectora o de otro tipo cubría cada placa entera. Una placa de cobre podría recubrirse con coque en polvo, un material carbonoso procesado. A una placa de zinc se le podría aplicar una capa de fieltro. Para utilizar la electricidad natural, baterías terrestres alimentaban electroimanes, la carga, que formaban parte de un mecanismo motor.

Referencias y artículos

Información general