Baterias y Celdas de Combustible

Las baterías son celdas voltaicas que se utilizan como fuentes eléctricas portátiles. Se clasifican en baterías primarias o no recargables y secundarias o recargables. La batería principal común es la batería seca.

Contiene una caja de zinc como ánodo y un cátodo de grafito sumergido en una pasta electrolítica ácida y húmeda de óxido de manganeso y cloruro de amonio. El zinc se oxida en cloruro de zinc, y el óxido de manganeso se reduce a óxido de manganeso sólido generando un potencial de 1, 5 voltios. Cuando funcionan, los electrodos se agotan, lo que hace que las baterías se sequen de un solo uso.

Las baterías alcalinas son similares, pero utilizan un electrolito alcalino que prolonga su vida útil y de almacenamiento. Las baterías de plomo-ácido son baterías secundarias que se utilizan principalmente en automóviles. Por lo general, tienen seis celdas electroquímicas conectadas en serie, que generan un potencial total de 12 voltios.

Cada celda tiene un ánodo de plomo y un cátodo de óxido de plomo sumergido en ácido sulfúrico. Durante la descarga, las reacciones redox depositan sulfato de plomo sólido en ambos en electrodos, que se vuelven a convertir durante la recarga mediante el uso de una fuente de alimentación externa. Las baterías recargables de níquel-cadmio contienen un cátodo de oxihidróxido de níquel, un ánodo de cadmio, y un electrolito de hidróxido de potasio.

Cuando funcionan, el ánodo se oxida a hidróxido de cadmio sólido, y el cátodo se reduce a hidróxido de níquel sólido, generando un potencial de celda de 1, 3 voltios. Sin embargo, la toxicidad del cadmio lleva al reemplazo de las baterías de níquel-cadmio por baterías de hidruro metálico de níquel ecológicas. Aquí, el cátodo sigue siendo el mismo, pero el ánodo es una aleación que absorbe hidrógeno.

La reacción anódica implica la formación de agua a partir de hidrógeno. Las baterías de iones de litio son las baterías secundarias más nuevas. El metal de litio liviano hace que estas baterías sean portátiles con alta densidad de energía.

Una batería de iones de litio contiene un ánodo de grafito litiado y un cátodo de óxido de metal de transición de litio. Cuando se carga, el metal de transición se oxida, mientras que los iones de litio se incorporan entre las capas de grafito anódico. Tras la descarga, los iones de litio fluyen del ánodo al cátodo generando un potencial de 3, 7 voltios.

Por último, las baterías de combustible son baterías voltaicas que requieren un suministro externo continuo de reactivos redox para la producción de energía. Una batería de combustible de hidrógeno típica utiliza hidrógeno y oxígeno del aire para generar una corriente mientras emite agua. Los electrodos de grafito contienen catalizadores a base de platino para acelerar la reacción redox.