tipos y aplicaciones de las pilas galvánicas

Tipos y aplicaciones de las pilas galvánicas.

Tipos de pilas galvánicas.

A) Atendiendo al tipo de electrodos.

Pilas químicas: electrodos diferentes

Pilas de concentración: electrodos iguales

Tipos de pilas galvánicas.

B) Atendiendo a los electrólitos

Pilas con transporte: dos electrólitos

Pilas sin transporte: electrólito común

Tipos de pilas galvánicas.

C) Atendiendo a sus aplicaciones.

Pilas de investigación: todas las demás

Pilas de potencia: aplicaciones prácticas

Pilas de potencia.

Sistemas cerrados cuyos componentes se incorporan sólo en el proceso de fabricación de la pila.

1. Pilas de almacenamiento.

Las hay de dos tipos:

Irreversibles o primariasReversibles o secundarias

Pilas de potencia.

Sistemas abiertos que funcionan consumiendo de forma continua alguna sustancia.

2. Pilas de combustible.

Pilas de almacenamiento. Pila Leclanché, o seca:

El electrolito es una mezcla de cloruro amónico y cloruro de zinc. El electrodo positivo (cátodo) es una varilla de carbono y dióxido de manganeso. El electrodo negativo (ánodo), al igual que el recipiente es de zinc.Produce una f.e.m. de 1,5 voltios.

Pilas de almacenamiento.Pila Leclanché: Zn(s) ا Zn²+, NH4

H2(g) ا +

Ánodo: Zn(s) → Zn²+ + 2e-

Cátodo: 2NH4+ + 2e- → 2NH3(g) + H2(g)

Reacción Global: Zn(s)+2NH4

+ → Zn²+ +2NH3(g)+H2(g)

Reacciones secundarias: 2MnO2(s)+H2(g) → Mn2O3(s)+H2O

Zn²+ +4NH3(g) → [Zn(NH3)4]+2

Pilas de almacenamiento.Pila alcalina: Zn(Hg)(s),ZnO(s) ا KOH(dis) ا Mn3O4(s),MnO2(s),C

Ánodo: 2Zn(Hg) + 4OH- → 2ZnO(s) + 2H2O + 4e-

Cátodo: 3MnO2(s)+2H2O+4e- → Mn3O4(s)+4OH-

Reacción Global: 2Zn(Hg)(s) + 3MnO2(s) → Mn3O4(s) + 2ZnO(s)

Pilas de almacenamiento.Pila reversible de Ni-Cd:

Cd اCd+2,OH- ا Ni(OH)2,Ni(s)

Ánodo: Cd(s) → Cd+2 + 2e-

Cátodo: Ni(OH)2(s) + 2e- → Ni(s) + 2OH-

Reacción Global: Cd(s) + Ni(OH)2(s) → Ni(s) + Cd+2 + 2OH-

Pila de mercurio o de botón:

Zn(s), ZnO(s) ا KOH (dis) ا HgO(s), Hg(l), C

Pilas de almacenamiento.

Reacciones de funcionamiento

Ánodo: Zn(s) + 2OH- → ZnO(s) + H2O +2e- Cátodo: HgO(s) + H2O + 2e- → Hg(l) +

2OH-

Reacción global: Zn(s) + HgO(s) → ZnO(s) + Hg(l)

La pila de mercurio tiene hasta un 30% de éste. El ánodo está formado por cinc en polvo amalgamado por un 10% de mercurio. El cátodo consiste en óxido mercúrico en polvo al que se le añade carbón en polvo. El electrolito es KOH con óxido de cinc disuelto, embebido en un material celulósico.

Pila de mercurio o de botón:

Pilas de almacenamiento.

Pila de litio (con cátodo sólido):

Li(s) ا Li+ ا LiMnO2(s) E = 2.7 V

Pilas de almacenamiento.

Reacciones de funcionamiento

Ánodo: Li(s) → Li+ + e- Cátodo: MnO2(s) + Li+ + e- → LiMnO2(s)

Reacción global: Li(s) + MnO2(s) → LiMnO2(s)

Pila de ión litio:

Pilas de almacenamiento.

Pilas de almacenamiento.Pilas de ácido-plomo:

Pb(s), PbSO4(s) ا SO4H2 (dis) ا PbSO4(s), PbO2(s)

Inventada en 1859 por Gaston Planté. Es una batería compuesta de entre tres a seis pilas en serie, cada una con una f.e.m. de 2 voltios.

Ánodo: Pb(s) + SO4-2 → PbSO4(s) + 2e-

Cátodo: PbO2(s) + SO4-2 + 4H+ → PbSO4(s) + H2O

Reacción Global:Pb(s) + PbO2(s) + 2SO4

-2 + 4H+ → 2PbSO4(s) + 2H2O

Pilas de almacenamiento.

Pilas de combustible.A diferencia de la pila eléctrica o batería, una pila de combustible no se acaba ni necesita ser recargada; funciona mientras el combustible y el oxidante le sean suministrados 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.

Pilas de combustible.Pila de Bacon (pila de combustible alcalina):

H2(g) ا KOH (dis) ا O2(g) Eo = 1.23 voltios.

Ánodo: 2H2(g) + 4OH- → 4H2O(l) + 4e-

Cátodo: O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH-

Reacción Global:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

Pilas de combustible.Pila de combustible ácida

H2(g) ا H+ (dis) ا O2(g) Eo = 1.23 voltios.

Ánodo: 2H2(g) → 4H+ + 4e-

Cátodo: O2(g) + 4H+ + 4e- → 2H2O(l)

Reacción Global:2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

Pilas de combustible.

Pila de combustible ácida

Contaminación de las pilas

El 35 por ciento de la contaminación por mercurio es ocasionada por las baterías que se incineran con la basura doméstica.

Un nivel alto de mercurio en la sangre provoca cambios de personalidad, pérdida de visión, sordera, problemas en los riñones y pulmones. Es altamente peligroso para las mujeres embarazadas.

Contaminación de las pilas

La mayoría de las pilas y baterías recargables, actualmente carecen de mercurio. Sin embargo contienen níquel y cadmio, dos metales pesados tóxicos.

El cadmio es cancerígeno, causa trastornos en el aparato digestivo y produce lesiones en los pulmones. Se acumula en los riñones. El cadmio en el ambiente no se degrada, por lo que una vez en la cadena alimenticia permanecen en el organismo indefinidamente.

El níquel prodece reacciones alérgicas e incluso ataques de asma.Ciertos compuestos del níquel son carcinógenos para los seres humanos.

Contaminación de las pilas

El óxido de manganeso contenido en las pilas salinas y alcalinas (el 76% del consumo histórico mundial) es el contaminante que en mayor volumen se ha liberado al medio ambiente.

La exposición a niveles de manganeso muy altos durante largo tiempo ocasiona perturbaciones mentales y emocionales, y provoca movimientos lentos y faltos de coordinación.

• Evitar comprar objetos que funcionen a pila o batería y que no nos hagan falta.

• No tirar las pilas en la basura de nuestra casa, al inodoro o al río, pues tienen un altísimo poder de contaminación en el agua (algunos de sus componentes entran fácilmente en la cadena alimenticia)

• No abrir las pilas, pues contienen metales y ácidos que contaminan el ambiente.

Consejos para reducir la contaminación de las pilas

• No quemar las pilas y baterías al fuego, por que desprenden gases tóxicos.

• No mezclar pilas y baterías nuevas con viejas.

• No guardemos las pilas en el refrigerador o calentarlas en el horno, pues puede contaminar los alimentos.

• Retiremos las pilas de los artefactos si no los vamos a utilizar.

Consejos para reducir la contaminación de las pilas

• Evitar las pilas botón de mercurio y utilizar las de litio.

• Aprovechar pilas recargables, ya que tienen la ventaja de poder reutilizarse más de 500 veces, lo que supone un importante ahorro económico y una significativa disminución del vertido de pilas al medio ambiente.

• Cuando vayas a comprar una calculadora o un reloj, recuerda que existen los de energía solar y relojes que funcionan con nuestro pulso.

Consejos para reducir la contaminación de las pilas