Pilas Secundarias

Pilas Secundarias

Introducción

Las baterías o pilas como comúnmente se les conoce, tiene más de 200 años de existencia, desde su primer modelo primitivo hasta lo modernos productos que existen en la actualidad, como pilas alcalinas, pilas recargables, etc.

Las baterías no han perdido vigencia tecnológica por el contrario, cada día se perfecciona, ya en la actualidad se habla de sistemas híbridos, de motores de combustión con sistemas de baterías, que pronto serán una realidad en nuestras calles.

Una batería, es una simple reacción química que produce energía. Cuando se conecta a un circuito eléctrico, la energía química se transforma en energía eléctrica. Todas las baterías son similares en su construcción y están compuestas por un número de celdas electroquímicas.

Las pilas son un elemento indispensable en nuestras vidas pues gracias a ellas muchos de nuestros aparatos funcionan, pero, representan uno de los mayores residuos sólidos peligrosos domésticos ya que contienen metales pesados y si van al vertedero, esos metales pesados acaban ingresando al medio ambiente. De acuerdo a información recabada, en Bolivia como ejemplo de uno de los países que no cuenta aún con un programa de recolección de pilas o baterías.

Lamentablemente como todo lo que es producido por el hombre, tiene residuos contaminantes, los ácidos y materiales pesados contaminan el ambiente.

Resumen

Sus comienzos son en el año 1780 cuando el profesor de anatomía de la universidad de Bolonia, Italia, Luis Galvani, al realizar un experimento, observó que las ancas de una rana recién muerta se crispaban y pataleaban al tocárselas con dos barras de metales diferentes.

La explicación del fenómeno la dio poco tiempo después el científico italiano Alejandro Volta, profesor de física de la universidad de Pavía, Italia, que descubrió que la causa de tales movimientos se hallaba en el paso de una corriente eléctrica producida por dos metales diferentes.

En 1800, después de una amplia experimentación, inventó un dispositivo que se conoce como pila voltaica. Pronto la reemplazó por una pila de dos elementos, cobre y cinc, sumergidos en una solución de ácido sulfúrico contenida en un recipiente.

Una batería es un dispositivo electroquímico el cual almacena energía en forma química. Cuando se conecta a un circuito eléctrico, la energía química se transforma en energía eléctrica. Todas las baterías son similares en su construcción y están compuestas por un número de celdas electroquímicas. Cada una de estas celdas está compuesta de un electrodo positivo y otro negativo además de un separador. Cuando la batería se está descargando un cambio electroquímico se está produciendo entre los diferentes materiales en los dos electrodos. Los electrones son transportados entre el electrodo positivo y negativo vía un circuito externo (bombillas, motores de arranque etc.)

Su función es precisar una fuente de energía para los nuevos aparatos electrónicos de última generación, por lo que se dispone de una amplia gama de modelos de pilas para equipar todo tipo de aparatos y conseguir las máximas prestaciones.

Existen dos clases de pilas:

• La primaria: Es aquella cuya carga no puede renovarse cuando se agota, excepto reponiendo las sustancias químicas de que está compuesta.

• La secundaria: Es aquella cuya carga sí es susceptible de reactivarse, sometiéndola al paso más o menos prolongado de una corriente eléctrica continua, en sentido inverso a aquél en que la corriente de la pila fluye normalmente. El nombre más corriente por el que se la conoce es la pila recargable.

En la fabricación de una pila primaria se pueden emplear diversas sustancias químicas, pero el principio que rige su funcionamiento será siempre el mismo. Así en la pila primaria, hay dos metales diferentes, o bien un metal y carbón (estos elementos son designados electrodos), y un líquido, denominado electrolito. Uno de estos elementos llamado el cátodo, o sea el polo negativo, es generalmente de cinc; el positivo, denominado ánodo, es casi siempre de carbón. Las reacciones químicas que tienen lugar, hacen que el cátodo se disuelva poco a poco en el electrolito, lo cual pone en libertad a electrones que, de encontrar un conductor o sistema que conecte a ambos electrodos, por donde puedan circular, producen una corriente eléctrica.

Pero con el tiempo poco a poco ha habido avances en la tecnología, las pilas son un claro ejemplo, estas se han ido perfeccionando hasta conseguir pilas de altas potencias para así proporcionar energía portátil en cualquier situación y lugar. Su aplicación no se ha quedado sólo en proporcionar energía a linternas, radio, etc, sino que, también son utilizadas en campo de la medicina, en ejemplo son los marcapasos para corazones enfermos.

Objetivo:

El objetivo de esta investigación es conocer más acerca de una batería, que de una simple reacción química que produce energía, se obtiene una batería. Cuando se conecta a un circuito eléctrico, la energía química se transforma en energía eléctrica.

Conoceremos más acerca de ellas tal es el caso de su clasificación, composición, funcionamiento y las ventajas.

Un claro ejemplo de ellas está presente en la medicina, su utilización es en los marcapasos para corazones enfermos, ayudando a que el enfermo tenga una mejor calidad de vida.

Pero como todo, esto tiene consecuencias o desventajas. Una de ellas sería la contaminación pues ya que como es un peligroso residuo sólido que contiene ácidos sumamente contaminantes y dañinos para la salud.

Pilas

Se denomina pila o elemento galvánico a un sistema en el que la energía química de una reacción química es transformada en energía eléctrica.

Una pila galvánica es un sistema que permite obtener energía a partir de una reacción llamada de oxidorreducción. Ésta es la resultante de dos reaccione parciales (hemirreacciones), en las cuales, un elemento químico es elevado a un estado de valencia superior (hemirreacción de reducción). Estos cambios de valencia implican transferencia de electrones del elemento que se oxida al elemento que se reduce.

El diseño constructivo de una pila determina que cada una de estas dos hemirreacciones transcurra en “compartimientos” independientes llamados electrodos, y el medio que posibilita el transporte interno de carga eléctrica entre ambos, es una sustancia condutora llamada electrolito.

Para obtener energía eléctrica es necesario conectar los electrodos de la pila, al aparato que se desee hacer funcionar mediante conductores eléctricos externos.

En estas condiciones la pila descara externamente se energía, la que es aprovechada por el aparato para su funcionamiento, mientras que internamente se producen en los electrodos las hemirreacciones mencionadas.

A diferencia de la pila, la batería es una unidad productor de energía eléctrica constituida por varias pilas.

Clases de la batería:

Pila Primaria

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 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 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 cinc-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 cinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrolito es una disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurio produce 1,34 V, aproximadamente.

La pila de combustible es otro tipo de pila primaria. Se diferencia de las demás en que los productos químicos no están dentro de la pila, sino que se suministran desde fuera.

Pilas Secundarias

El acumulador o pila secundaria, que puede recargarse invirtiendo la reacción química, fue inventado en 1859 por el físico francés Gastón Planté. La pila de Planté era 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 otros vehículos. Su ventaja principal es que puede producir una corriente eléctrica suficiente para arrancar un motor; sin embargo, se agota rápidamente.

El electrolito es una disolución diluida de ácido sulfúrico, el electrodo negativo es de plomo y el electrodo positivo de dióxido de plomo. En funcionamiento, el electrodo negativo de plomo se disocia en electrones libres e iones positivos de plomo. Los electrones se mueven por el circuito eléctrico externo y los iones positivos de plomo reaccionan con los iones sulfato del electrolito para formar sulfato de plomo.

Cuando los electrones vuelven a entrar en la pila por el electrodo positivo de dióxido de plomo, se produce otra reacción química. El dióxido de plomo reacciona con los iones hidrógeno del electrolito y con los electrones formando agua e iones de plomo; estos últimos se liberarán

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