Baterías De Combustible, Primarias, Secundarias Y Solares

Pilas de combustible
El principio de las pilas de combustible fue descubierto en el año 1839 por el juez galés y científico Sir William Grove y desarrollado en el año 1894 por el químico alemán Wilhelm Ostwald (1853-1932). Sin embargo, ha sido en las últimas décadas cuando las pilas de combustible han vuelto a ser un tema de interés.
Han de emplearse pilas de este tipo para abastecer de energíaeléctrica las naves espaciales y los satélites. Las pilas de combustible superaron con éxito sus primeras pruebas importantes en los EE.UU. con ocasión del proyecto Géminis y de los vuelos tripulados a la Luna en el marco del programa Apolo.

Funcionamiento
Cuando un combustible se quema en atmósfera de aire, la fuerza que impulsa esta reacción química es la afinidad (tendencia que presenta elcombustible a reaccionar con el oxígeno). En una combustión normal, la energía resultante de la oxidación del combustible se libera en forma de calor.
COMBUSTIBLE + OXÍGENO ---> PRODUCTOS DE OXIDACIÓN + CALOR

Reacciones En Ánodo Y Cátodo
El proceso reversible correspondiente a la reacción neta:
2H2 + O2 ----> 2H2O
se subdivide en dos reacciones parciales.
1.En el material catalíticamenteactivo, que constituye uno de los electrodos (el ánodo), se oxida el hidrógeno cediendo electrones. Estos electrones circulan por el circuito externo hacia el cátodo, desarrollando trabajo.
H2 ----> 2H
2H + 2OH ----> 2H2O + 2e- reacción anódica
2.En el cátodo, situado a una cierta distancia, se reduce el oxígeno con incorporación de los electrones cedidos por el ánodo.
O2 + 2H2O + 4e ---->4OH- reacción catódica
El electrolito, en este caso una solución concentrada de potasa cáustica (KOH), transporta las cargas, es decir, los iones hidroxilo negativos formados en el electrodo de oxígeno, hacia el ánodo por el interior de la pila. Conectando el ánodo con el cátodo, a través de una resistencia externa o de carga, la pila suministra energía eléctrica.

Velocidad de reacción yTemperatura
El rendimiento termodinámico de una pila de combustible es mayor o menor que el 100%, dependiendo de si la tensión de salida de la pila aumenta o disminuye con la temperatura. La temperatura puede determinarse a partir de datos calorimétricos para una temperatura determinada. Incluso bajo condiciones de reacción isotérmicas y reversibles no puede convertirse la totalidad de la energíatérmica en energía eléctrica, pues siempre se produce una pequeña pérdida de calor. Por ello conviene operar con las pilas de combustible hidrógeno-oxígeno a una temperatura reducida para obtener una tensión elevada y un alto rendimiento.



Pilas primarias

La pila primaria más común es la pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en la década de 1860. La pilaseca que se utiliza hoy es muy similar al invento original.

El electrólito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de zinc. El electrodo negativo es de zinc, igual que el recipiente de la pila, y el electrodo positivo es una varilla de carbono rodeada por una mezcla de carbono y dióxido de manganeso. Esta pila produce una fuerza electromotriz de unos 1,5 voltios.Otra pila primaria muy utilizada es la pila de zinc-óxido de mercurio, conocida normalmente como batería de mercurio. Puede tener forma de disco pequeño y se utiliza en audífonos, células fotoeléctricas y relojes de pulsera eléctricos. El electrodo negativo es de zinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrólito es una disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurioproduce 1,34 V, aproximadamente.

Algo importante de estas baterías es que su carga no puede renovarse cuando se agota, excepto reponiendo las sustancias químicas de que está compuesta 


Pilas Secundarias

El acumulador o pila secundaria, que puede recargarse invirtiendo la reacción química, fue inventado en 1859 por el físico francés Gaston Planté. La pila de Planté era una batería de...