Batería (acumulador eléctrico)
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La batería ―también conocida como pila o acumulador―, es un dispositivo que almacena energía eléctrica.
Sumario
Definición y términos
Es un dispositivo que almacena energía eléctrica, mediante el uso de procedimientos electroquímicos. Luego, dicha energía, es devuelta en casi toda su totalidad.
El término pila, en castellano, denomina los generadores de electricidad basados en procesos químicos normalmente no reversibles, o acumuladores de energía eléctrica no recargables; mientras que batería se aplica generalmente a los dispositivos electroquímicos semirreversibles, o acumuladores de energía eléctrica que sí se pueden recargar.
Tanto pila como batería, son términos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad, en los que se juntaban varios elementos o celdas.
Tipos de baterías
Pilas primarias
La pila primaria más común es la pila seca ―o pila Leclanché―, inventada por el químico francés Georges Leclanché hacia 1860. La pila seca que se utiliza hoy es muy similar al invento original. El electrólito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de zinc.
El electrodo negativo es de zinc, 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 zinc-óxido de mercurio, más conocida 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 zinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrólito es una disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurio produce 1,34 V, aproximadamente.
Otro tipo de pila primaria es la pila de combustible. 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 Gaston Planté. La pila de Planté era una batería de plomo y ácido, y es la que más se utiliza en la actualidad en vehículos de combustión interna.
Esta batería, que contiene de tres a seis pilas conectadas en serie, se usa en autos, 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 electrólito 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 electrólito para formar sulfato de plomo.
Cuando los electrones vuelven a entrar en la pila por el electrodo positivo de dióxido de plomo, se produce una reacción química. El dióxido de plomo reacciona con los iones hidrógeno del electrólito y con los electrones formando agua e iones plomo; estos últimos se liberarán en el electrólito produciendo nuevamente sulfato de plomo. Un acumulador de plomo y ácido se agota al ácido sulfúrico transformarse gradualmente en agua y en sulfato de plomo. Al recargar la pila, las reacciones químicas descritas anteriormente se invierten hasta que los productos químicos vuelven a su condición original.
Una batería de plomo y ácido tiene una vida útil de unos cuatro años. Produce unos 2 V por pila. Actualmente, se han desarrollado baterías de plomo para aplicaciones especiales con una vida útil de 50 a 70 años.
Batería de níquel y hierro
Otra pila secundaria muy utilizada es la «pila alcalina» ―o batería de níquel y hierro―, ideada por el inventor estadounidense Thomas Alva Edison en 1900.
El principio de funcionamiento es el mismo que en la pila de ácido y plomo, pero en el mismo el electrodo negativo es de hierro, el electrodo positivo es de óxido de níquel y el electrólito es una disolución de hidróxido de potasio. La pila de níquel y hierro tiene la desventaja de desprender gas hidrógeno durante la carga.
Esta batería se usa principalmente en la industria pesada. La batería de Edison tiene una vida útil de unos diez años y produce 1,15
V, aproximadamente.
Otra pila alcalina similar a la batería de Edison es la pila de níquel y cadmio ―o batería de cadmio―, en la que el electrodo de hierro se sustituye por uno de cadmio. Produce también 1,15 V y su vida útil es de unos 25 años.
Galería de imágenes
| Símbolo | Conexión en serie | Conexión en paralelo |
Fuentes
- Borísov, V. G. (1989): ABC del joven radiotécnico. Moscú (Unión Soviética): Mir, 1989.
- «Batería», artículo publicado en el sitio web Monografías.com. Consultado el 24 de marzo de 2011.
- «Acumuladores», artículo publicado en el sitio web Rincón del Vago. Consultado el 24 de marzo de 2011.
