Pila alcalina

Pila alcalina


Las pilas alcalinas y baterías alcalinas (una batería es un conjunto de varias celdas electroquímicas individuales) son un tipo de pilas eléctricas desechables o baterías recargables que obtienen su energía de la reacción química entre el zinc y el dióxido de manganeso (Zn/MnO2), empleando hidróxido de potasio como electrolito.[1]
En comparación con las pilas de zinc-carbonode Leclanché o con las de cloruro de zinc, aunque todas producen aproximadamente 1,5 voltios por celda o célula, las pilas alcalinas tienen una densidad de energía mayor y una vida útil más larga. En comparación con las pilas de óxido de plata, contra las que habitualmente compiten las alcalinas en el formato de botón, tienen menor densidad de energía y menor duración pero también más bajo costo.Las pilas y baterías alcalinas reciben su nombre porque contienen un electrolito alcalino de hidróxido de potasio, en lugar del cloruro de amonio en medio ácido o el cloruro de zinc electrolítico de la pilas de zinc-carbono que ofrecen el mismo voltaje nominal y el mismo tamaño físico. Otros sistemas de pilas y baterías también utilizan electrolitos alcalinos, pero emplean distintos materialesactivos en los electrodos.
Contenido1 Procesos electroquímicos en la pila * 1.1 Mecanismos de las reacciones durante la descarga de la pila * 1.1.1 Reacciones en el ánodo (oxidación) * 1.1.2 Reacciones en el cátodo (reducción) * 1.1.3 Reacción redox * 1.1.4 Reacciones secundarias * 2 Capacidad * 3 Tensión * 4 Corriente eléctrica * 5Construcción * 6 Recarga de los acumuladores o baterías alcalinas * 7 Fugas * 8 Eliminación * 9 Véase también * 10 Referencias * 11 Enlaces externos * 11.1 En español * 11.2 En inglés |
Procesos electroquímicos en la pila

Esquema de una pila alcalina.
En una pila alcalina, el ánodo (polo negativo) está hecho de polvo de zinc (que permite una mayor superficie para aumentarla velocidad de la reacción y por lo tanto aumentar el flujo de electrones) y el cátodo (polo positivo) se compone de dióxido de manganeso. Las pilas alcalinas son comparables a las pilas de zinc-carbono, pero la diferencia es que las pilas alcalinas usan hidróxido de potasio, (KOH), como electrolito en vez de cloruro de amonio o cloruro de zinc, en las pilas salinas.
De modo simplificado, lassemirreacciones son:[2] [3]
Oxidación: Zn (s) + 2OH− (aq) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e−

Reducción: 2MnO2 (s) + H2O (l) + 2e− →Mn2O3 (s) + 2OH− (aq)

[editar] Mecanismos de las reacciones durante la descarga de la pila
El proceso redox que produce la corriente de electrones del ánodo al cátodo es la oxidación del zinc y la reducción del dióxido de manganeso, con la migración de iones hidróxidodel electrolito (desde el cátodo al ánodo) para mantener la pila sin que sufra polarización. Estas reacciones son complejas y transcurren en varias etapas por lo que conviene detallarlas.
[editar] Reacciones en el ánodo (oxidación)
Durante la descarga, el zinc metálico (Zn) se oxida en el ánodo, liberando dos electrones mientras pasa de número de oxidación 0 a +II. El producto de reacción dependede las condiciones en las que tiene lugar la oxidación. Si la concentración de OH- es alta, se forma el ión tetrahidroxizincato (II), Zn(OH)42-). Posteriormente, se descompone formando óxido de zinc sólido.

Cuando el electrolito se satura de zinkato, se descompone en óxido de zinc (ZnO).

Si la concentración de OH- es menor, se forma hidróxido de zinc, (Zn(OH)2) que también se descomponedando (ZnO).

[editar] Reacciones en el cátodo (reducción)
Como material de cátodo, se emplea dióxido de manganeso electrolítico (γ-MnO2 o pirolusita) con actividad electroquímica alta. Durante la descarga el dióxido de manganeso, MnO2, se reduce en el cátodo, en una primera etapa a hidroxióxido de manganeso (III), MnO(OH), es decir el manganeso ha sufrido una disminución de su nº de oxidación,...