Pilas primarias / Pilas de combustible / Pilas secundarias

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 parte exterior 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° → Zn²⁺ + 2e‾

Cátodo:

2MnO₂ + 2NH₄⁺ + 2e‾ → Mn₂O₃ + 2NH₃ + H₂O

Reacción Global:

Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl + ZnCl₂ → 2ZnCl₂ + Mn₂O₃ + 2NH₃ + 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 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. En el caso de una pila de combustible de hidrógeno-oxígeno con un electrolito de hidróxido de metal alcalino, la reacción es:

Anodo:

2H² + 4OH‾ → 4H₂O + 4e-

Cátodo:

O₂ + 2H₂O + 4e- → 4OH‾

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 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 plomo; estos últimos se liberarán en el electrolito produciendo nuevamente sulfato de plomo.

Anodo:

Pb + SO₄⁼ → PbSO₄ + 2e-

Cátodo:

PbO₂ + SO₄⁼ + 4H⁺ → PbSO₄ + H₂O

Reacción Global:

Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O