Pila electroquimica

PILAS

Pila eléctrica

Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. Al conectar los electrodos al aparato que hay que alimentar, llamado carga, se produce una corriente eléctrica.
Las pilas en las que el producto químico no puede volver a su forma original una vez que la energía ha sido consumida, sellaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas en las que el producto químico puede ser reconstituido se llaman pilas secundarias o acumuladores.
El potencial normal de una pila es el voltaje que se obtiene de ella, cuando la concentración de los iones en cada semipila es 1 M o sea, cuando cada uno de los metales se halla sumergido en una solución 1M de una de sus sales y a 25 °C.
La fuerzaelectromotriz de la pila,se calcula restando del potencial del ánodo el valor del potencial del cátodo.

E = ΔE- - ΔE+

Pilas primarias

La pila primaria más común es la pila seca. La pila seca que se utiliza hoy es muy similar al invento original. El electrolito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de cinc. El electrodo negativo es de cinc, igual que la parteexterior 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 V.
Anodo:

Zn° ® Zn ²+ + 2e-

Cátodo:

2MnO2 + 2NH4+ + 2e- ® Mn2O3 + 2NH3 + H2O

Reacción Global:

Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl + ZnCl2 ® 2ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O

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Otra pila primaria muy utilizada es la pilade cinc-óxido de mercurio, conocida normalmente como batería de mercurio. Puede tener forma de disco pequeño y se utiliza en audífonos, células fotoeléctricas, relojes de pulsera eléctricos, calculadoras, etc. El electrodo negativo es de cinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrolito es una disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurio produce unos 1,34 V.
Anodo:Zn° + 2OH- ® ZnO + H2O + 2e-

Cátodo:

HgO + H2O + 2e- ® Hg + 2OH-

Reacción Global:

Zn + HgO + KOH + H2O ® ZnO + Hg + KOH + H2O

Pila de combustible

Mecanismo electroquímico en el cual la energía de una reacción química se convierte directamente en electricidad. Una pila de combustible no se acaba ni necesita ser recargada; funciona mientras el combustible y el oxidante le seansuministrados desde fuera de la pila.
Una pila de combustible consiste en un ánodo en el que se inyecta el combustible (comúnmente hidrógeno, amoníaco o hidracina) y un cátodo en el que se introduce un oxidante (normalmente aire u oxígeno). Los dos electrodos de una pila de combustible están separados por un electrolito iónico conductor. En el caso de una pila de combustible de hidrógeno-oxígenocon un electrolito de hidróxido de metal alcalino, la reacción es:
Anodo:

2H ² + 4OH- ® 4H2O + 4e-

Cátodo:

O2 + 2H2O + 4e- ® 4OH-

Los electrones generados en el ánodo se mueven por un circuito externo que contiene la carga y pasan al cátodo. Los iones OH- generados en el cátodo son conducidos por el electrolito al ánodo, donde se combinan con el hidrógeno y forman agua. El voltaje dela pila de combustible en este caso es de unos 1,2 V pero disminuye conforme aumenta la carga. El agua producida en el ánodo debe ser extraída continuamente para evitar que inunde la pila. Las pilas de combustible de hidrógeno-oxígeno que utilizan membranas de intercambio iónico o electrólitos de ácido fosfórico fueron utilizadas en los programas espaciales Gemini y Apolo respectivamente. Las deácido fosfórico tienen un uso limitado en las instalaciones eléctricas generadoras de energía.

Pilas secundarias

Acumulador: o pila secundaria, puede recargarse revirtiendo la reacción química. Esta pila es una batería de plomo y ácido, y es la que más se utiliza en la actualidad. Esta batería que contiene de tres a seis pilas conectadas en serie, se usa en automóviles, camiones, aviones y...