WALTER CROSS BUCHANAN

Descripción general de una celda electroquímica elemental.


Son aquellas en las cuales la energía eléctrica que procede de una fuente externa provee reacciones químicas no espontáneas.
Una celda electroquímica es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a partir de reacciones químicas, o bien, de producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica. Unejemplo común de celda electroquímica es la "pila" estándar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es una celda galvánica simple, mientras una batería consta de varias celdas conectadas en serie.
En estas celdas electroquímicas también debe existir una diferencia de potencial eléctrico, y el trabajo que realiza cada unidad de carga al ir de un punto a otro se denomina FUERZA ELECTROMOTRIZ (f.e.m.).Estas magnitudes son numérica y dimensionalmente iguales.
Las celdas electroquímicas ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica, esta descrito por la Ley de Ohm:
E = IR
Dónde: E es la diferencia de potencial, R es resistencia en ohms e I es la intensidad de corriente en amperios. Para que se desarrolle una corriente de I amperios en una celda es necesario aplicar un potencialexterno que sea IR voltios mayor que el potencial termodinámico Ecelda.
Eext = Ecelda + IR
Donde Eext es el voltaje externo aplicado y Ecelda es el potencial termodinámico de la celda. Tanto I como Eext tienen signo positivo en un proceso electrolítico.
El potencial eléctrico generado en una celda se obtiene mediante la suma de los potenciales de electrodo o bien restando el potencial del ánodo menosel potencial del cátodo

FUNCIONAMIENTO ELEMENTAL DE UNA CELDA ELECTROQUIMICA

Los metales introducidos en el electrólito forman los electrodos que en la realidad técnica y comercial adquieren las características de placas. Para que cada celda tenga utilización práctica se requiere que los electrodos tengan diferente polaridad. Eléctricamente son escogidos de forma que uno presente polaridadpositiva y el otro negativa respecto al electrólito. Al electrodo negativo se le denomina cátodo y al electrodo positivo ánodo.

Por otra parte a la porción del electrólito que rodea al ánodo se le denomina anolito y al cátodo, catolito. Los electrodos son de naturaleza diferente, es decir, están formados por metales o aleaciones metálicas diferentes, por ejemplo, el acumulador de plomo-ácido.La placa positiva (ánodo) está formada por óxido de plomo II y la placa negativa (cátodo) por plomo metálico esponjoso a veces con pequeñas cantidades de antimonio (Sb) o Calcio (Ca). El electrólito es una disolución acuosa de ácido sulfúrico.
Los electrones fluirán desde un mayor potencial (“voltaje”) a un menor potencial, así, se habla de una diferencia de potencial que es la responsable delmovimiento de los electrones.

Esta diferencia de energía potencial eléctrica entre ánodo y cátodo, es la responsable de que los electrones fluyan desde el ánodo al cátodo. Entonces, la energía potencial eléctrica del cátodo es menor que la del ánodo.

Para expresar esta diferencia de potencial usamos el volt, hablamos de voltaje de una celda (también de la fuerza electromotriz o fem).

Elpotencial de celda depende de la naturaleza de los electrodos y de los iones, de su concentración y de la temperatura.

Celdas electroquímicas primarias
Son aquellas que no son susceptibles de recibir carga eléctrica y, por tanto, se descargan una sola vez. La mayoría de los sistemas primarios utilizan un separador absorbente que mantiene el electrolito retenido, por lo que también se denominan“pilas secas”.
Las características más representativas de las baterías primarias son:
a) Baja auto-descarga.
b) Alta densidad de energía.
c) Fácil utilización y sin mantenimiento.
d) Bajo precio comparado con sistemas recargables equivalentes.

La baja auto-descarga de estos sistemas permiten su utilización después de largos períodos de almacenamiento, al contrario de lo que ocurre...