BATERIA

Baterías.
Definiciones:
Dispositivo electroquímico el cual almacena energía en forma
química, pudiendo obtenerse de ella energía en forma eléctrica.
Conversión IRREVERSIBLE de:
Energía Química ==► Energía Eléctrica Baterías 1arias o pilas
Conversión REVERSIBLE de:
Energía Química ◄==► Energía Eléctrica Baterías 2arias
Descripción Física
Unidad básica de construcción: celda electroquímicaPlaca negativa: ánodo.
Placa positiva: cátodo.
Medio: electrolito.

Las baterías se comercializan en dos formas posibles: Celda
Monobloque
Monobloque: conjunto de celdas elementales en serie y paralelo
de forma de lograr tensión y energía deseada. Todas las celdas
básicas comparten el electrolito y el recipiente. Ejemplo: batería
automotriz.

Principio de Funcionamiento.

1.Descarga.
Química ===> Eléctrica.
Para iniciar el proceso de descarga se debe cerrar el circuito por
medio de una carga eléctrica.
Durante este proceso la celda o batería se comporta como una
fuente de tensión de valor aproximadamente constante que
“impulsa” las cargas eléctricas a través del circuito eléctrico.
El material del ánodo reacciona con el electrolito liberando
electrones formando unmaterial D. Proceso de oxidación.
El material del cátodo reacciona con el electrolito ganando
electrones, formando un material C. Proceso de reducción.
Ánodo: bB – ne -----> dD
Cátodo : aA+ne ------> cC

2. Carga
Eléctrica ==> Química
Para iniciar el proceso de carga se debe conectar en bornes de la
celda o batería una fuente de corriente.
El material C reacciona liberando electrones yformando el
material A constituyente del Cátodo.
El material D reacciona ganando electrones y formando el
material B constituyente del Ánodo.
cC – ne -----> aA
dD+ne ------> bB
Observaciones:
En todo el proceso aparece una “impulsión” de la carga eléctrica
cuya manifestación exterior es una fem (tensión) entre el ánodo y
el cátodo que es una medida de cuanta energía se le suministra acada coulomb de carga que pasa por la celda.
Fem = f(materiales placas y electrolito)
Como elemento de segundo orden la fem también depende de la
temperatura.
Ejemplos:
Celdas Pb – Ácido: fem de celda ≈ 2.2 V
Celdas Ni – Cd: fem de celda ≈ 1.2 V

Características Físicas relevantes:
• El material de las placas y el electrolito determinan el valor
de la FEM.
• La superficie de contacto(material activo) con el electrolito
determinan la capacidad de almacenar energía de la celda.
• La densidad del electrolito influencia en la velocidad de
reacción (altas corrientes ==> altas densidades)
• La temperatura a la que se somete una celda o batería ejerce
una importante influencia en la tensión de la fem y por tanto
en la vida útil de la misma.
Medida de la Capacidad de una celdapara almacenar energía.
Es conocido que: Energía Eléctrica = V. I. T (VAh)
Dado un tipo particular de celda la tensión esta impuesta.
Entonces: la unidad de medida para la energía almacenada (C) en
una celda electroquímica es el Ah.
Modelo eléctrico de Batería.
En términos ideales las baterías deberían mantener el voltaje
constante durante todo el proceso de descarga y caer abruptamente
alfinalizar el mismo.
Esto no es así y en realidad la tensión varia durante el proceso de
descarga.
Entonces: E = f(estado de carga, temperatura, ciclos descarga)
Para modelar tales efectos se introduce el concepto de resistencia
interna:

Baterías PB-Ácido.
Cátodo (+): Dióxido de Pb
Ánodo (-): Plomo metálico
Electrolito: Ácido sulfúrico con cierta densidad.

Batería Cargada

BateríaDescargada

Proceso de descarga:
La reacción produce H2O cayendo por lo tanto la densidad del
Electrolito.
Proceso de carga:
La reacción absorbe H2O y libera hidrógeno.
Consecuencias:
1) Bancos de baterías generan hidrógeno: Peligro de explosión.
Se deben instalar en un lugar con adecuada ventilación.
2) La medida de la densidad del electrolito da idea del estado de
carga de la...