Pila alcalina
Pila alcalina
Pilas alcalinas
Ánodo
Zinc pulverizado
Cátodo
Dióxido de manganeso (MnO2 MnO2))
Electrolito
Alcalino:: hidróxido de potasio (O!) Alcalino
"editar datos en #i$idata% #i$idata % &as pilas alcalinas tam'in llamadas baterías alcalinas (una 'atera es un con*unto de varias celdas electro+umicasindividuales) electro+umicasindividuales) o pila po Malloryson , son un -po de pilas elctricas +ue o'-ene su energa de la reacción +umica entre el zinc zinc . . el dióxido de manganeso (MnO2), empleando hidróxido de potasio como electrolito electrolito//0 1e sealan en el envase con una 3&3/ 3&3/2 &as pilas . 'ateras alcalinas u-lizan hidróxido de potasio como potasio como electrolito electrolito,, en lugar de cloruro (cloruro de amonio o amonio o cloruro de zinc) zinc) de las pilas salinas (o salinas (o pilas de zinc4car'ono) zinc4car'ono) +ue o5recen el mismo volta*e nominal . el mismo tamao 6sico/ Otros sistemas de pilas . 'ateras tam'in u-lizan electrolitos alcalinos, pero emplean dis-ntos materiales ac-vos en los electrodos/ 7n comparación con las pilas salinas (las salinas (las de zinc4car'ono zinc4car'ono,, de &eclanch &eclanch o o las posteriores de cloruro de zinc), zinc), aun+ue todas producen aproximadamente 0,8 vol-os por celda o clula, las pilas alcalinas -enen una densidad de energa ma.or . una vida 9-l ms larga/ 7n comparación con las pilas de óxido de plata, plata, contra las +ue ha'itualmente compiten las alcalinas en el 5ormato de 'otón 'otón,, -enen menor densidad de energa . menor duración, pero tam'in ms 'a*o costo/
Índice "ocultar ocultar%%
0Procesos electro+umicos en la pila o
0/0Mecanismos de las reacciones durante la descarga de la pila
0/0/0;eacciones en el nodo (oxidación)
0/0/2;eacciones en el ctodo (reducción)
0/0/<;eacción redox
0/0/=;eacciones secundarias
2>apacidad
=>orriente elctrica
8>onstrucción
@;ecarga de los acumuladores o 'ateras alcalinas
Bugas
C7liminación
Ease tam'in
0F;e5erencias
007nlaces externos o
00/07n espaol
o
00/27n ingls
Procesos electro+umicos en la pila"editar%
7s+uema de una pila alcalina/ 7n una pila alcalina, el nodo (polo nega-vo) est hecho de polvo de zinc (+ue permite una ma.or superGcie para aumentar la velocidad de la reacción . por lo tanto aumentar el Hu*o de
electrones) . el ctodo (polo posi-vo) se compone de dióxido de manganeso/ &as pilas alcalinas son compara'les a las pilas de zinc4car'ono, pero la di5erencia es +ue las pilas alcalinas usanhidróxido de potasio, (O!), como electrolito en vez de cloruro de amonio o cloruro de zinc, en las pilas salinas/ De modo simpliGcado, las semirreacciones son:< = Oxidación: Zn (s) I 2O! J (a+) K ZnO (s) I ! 2O (l) I 2eJ
;educción: 2MnO2 (s) I !2O (l) I 2e J KMn2O< (s) I 2O!J (a+)
Mecanismos de las reacciones durante la descarga de la pila "editar% 7l proceso redox +ue produce la corriente de electrones del nodo al ctodo es la oxidación del zinc . la reducción del dióxido de manganeso, con la migración de iones hidróxido del electrolito (desde el ctodo al nodo) para mantener la pila sin +ue su5ra polarización/ 7stas reacciones son comple*as . transcurren en varias etapas por lo +ue conviene detallarlas/
Reacciones en el ánodo (oxidación"editar% Durante la descarga, el zinc metlico (Zn) se oxida en el nodo, li'erando dos electrones mientras pasa de n9mero de oxidación F a ILL/ 7l producto de reacción depende de las condiciones en las +ue -ene lugar la oxidación/ 1i la concentración de O! 4 es alta, se 5orma el ion tetrahidroxizincato (LL), Zn(O!) =24)/
>uando el electrolito se satura de zin$ato, se descompone en óxido de zinc (ZnO)/
1i la concentración de O! 4 es menor, se 5orma hidróxido de zinc, (Zn(O!)2) +ue tam'in se descompone dando (ZnO)/
Reacciones en el cátodo (reducción "editar% >omo material de ctodo, se emplea dióxido de manganeso electrol-co (4MnO2 o pirolusita) con ac-vidad electro+umica alta/ Durante la descarga el dióxido de manganeso, MnO 2, se reduce en el ctodo, en una primera etapa a hidroxióxido de manganeso (LLL), MnO(O!), es decir el manganeso ha su5rido una disminución de su nN de oxidación, de LEI a LLLI/
7sta reacción es inusual, .a +ue el producto o'tenido, hidroxióxido, 8 4MnO(O!) (rou-ta) -ene la misma estructura cristalina +ue el material de par-da 4MnO 2/ Qa*o ciertas condiciones, en las descargas leves el hidroxióxido de manganeso (LLL), MnO(O!), se reducir a9n ms en una segunda reacción lenta/
7sta reacción es una reacción heterognea, la reducción real se lleva a ca'o en solución/ 7l Mn
Reacción redox "editar% 1e -ene en cuenta sólo la reacción +ue se da en primer lugar, el resultado de la reacción glo'al en una pila alcalina es:
>omo se desprende de la ecuación anterior para la reacción glo'al, durante la descarga se consume agua por lo +ue el 5uncionamiento de una pila alcalina de manganeso hace +ue realmente sea una pila 3seca3/
Reacciones secundarias"editar% 7l zinc es termodinmicamente inesta'le en solución 5uertemente alcalina/ 7xiste evidencia de una reacción secundaria en el nodo de zinc (Zn) en la +ue ste se oxida mientras se reduce el agua (!2O) para 5ormar hidrógeno gaseoso (! 2)/
7sta reacción +ue se descri'e se produce durante el almacenamiento de las pilas no agotadas/ &a velocidad de reacción es rela-vamente 'a*a para el zinc de alta pureza/ Lncluso pe+ueas can-dades de contaminantes (por e*emplo, metales pesados como el hierro, co're, moli'deno . n+uel) pueden aumentar de manera espectacular, sin em'argo, la 5ormación de gas/
>urvas de descarga de una pila alcalina de manganeso (lnea azul), en comparación con una pila de zinc4car'ono (marrón), . una pila de n+uel e hidruro metlico (verde)/ 7n el e*e ver-cal se representa el volta*e, . en el e*e horizontal el -empo de 5uncionamiento (RiM!)/ >apacidad"editar%
&a capacidad de una pila alcalina es ma.or +ue la de una pila &eclanch o una pila de cloruro de zinc de igual tamao, por+ue el material del nodo es dióxido de manganeso ms puro . ms denso, . el espacio ocupado por los componentes internos, tales como los colectores de corriente es menor/ Sna pila alcalina puede proporcionar entre tres . cinco veces ms -empo de 5uncionamiento/@ &a capacidad de una pila o 'atera alcalina es 5uertemente dependiente de la carga o potencia consumida por el disposi-vo al +ue se conecta/ Sna pila alcalina de tamao AA podra tener una capacidad real de on una carga pesada, se reduce la capacidad de descarga con-nua, en comparación con una descarga intermitente, pero la reducción es menor +ue para las pilas &eclanch/ ?ensión"editar% &a tensión nominal de una pila alcalina es de 0,8 E/ M9l-plos de esta tensión pueden lograrse con varias clulas conectadas en serie/ &a di5erencia de potencial o tensión para una carga nula en una pila alcalina no descargada vara desde 0,8F hasta 0,@8 E, dependiendo este rango del dióxido de manganeso elegido . el contenido de óxido de zinc en el electrolito/ &a tensión media, con carga, depende de la descarga . vara desde 0,0 a 0,< E/ Sna pila totalmente descargada -ene un volta*e remanente en el rango de F,C a 0,F E/ &a tensión de una pila alcalina disminu.e gradualmente durante la descarga, pero menos +ue las pilas de car'ono4zinc/ ?am'in poseen un rango de temperaturas de 5uncionamiento ms elevado, pudiendo estar opera-vas a 4 C >orriente elctrica"editar% &a can-dad de corriente +ue una pila o 'atera alcalina puede producir es aproximadamente proporcional a su tamao 6sico/ 7sto es un resultado de la disminución de la resistencia interna por+ue aumenta la superGcie interna de la clula/ Sna regla general es +ue una 'atera alcalina AA puede entregar FF mA sin un calentamiento signiGca-vo/ &as pilas ms grandes, como los -pos > . D, pueden entregar ms corriente/ &as aplicaciones +ue re+uieren corrientes elevadas de varios amperios, tales como las linternas de alta potencia . e+uipos de m9sica port-les, re+uerirn pilas de tamao D para responder ante el aumento de la carga/ >onstrucción"editar%
Apertura de una pila alcalina de manganeso tamao AA para mostrar sus elementos/ &as pilas alcalinas son 5a'ricadas en 5ormas cilndricas estndar intercam'ia'les con las 'ateras de zinc4car'ono, as como di5erentes tamaos de pilas4'otón/ Earias pilas individuales pueden ser interconectados en serie para 5ormar una verdadera 3'atera3, como las de =,8 E/, +ue se venden para su uso con linternas . 'ateras de vol-os para el transistor de radio/ Sna pila cilndrica est contenida en un contenedor de acero laminado, +ue es el colector catódico de corriente/ &a mezcla del ctodo es una pasta comprimida de dióxido de manganeso con polvo de car'ono aadido para una ma.or conduc-vidad/ &a pasta puede ser presionada en el contenedor o depositada en anillos pre4moldeados/ 7l centro del ctodo hueco est reves-do con un separador, +ue impide la mezcla de los materiales del nodo . ctodo . evita el cortocircuito de la pila/ 7l separador entre nodo . ctodo es de una capa no4te*ida (papel)0F de celulosa o de un polmero sint-co/ 7l separador de'e permi-r el paso de los iones . permanecer esta'le en la disolución de electrolito altamente alcalina/ 7l nodo est compuesto de una dispersión de polvo de zinc en un gel +ue con-ene el electrolito hidróxido de potasio/ Para evitar la gasiGcación de la celda al Gnal de su vida, se u-liza ms dióxido de manganeso de lo necesario para +ue reaccione con todo el zinc/
1ección longitudinal de una 'atera alcalina de manganeso de E, seis celdas conectadas en serie/ Al descri'ir las pilas estndar de tamao AAA, AA, >, su'4> . D, el nodo nega-vo (4) est conectado a la parte plana (in5erior), mientras +ue el ctodo posi-vo (I) est conectado al 'otón metlico elevado (superior)/ ;ecarga de los acumuladores o 'ateras alcalinas"editar% Artculo principal: ;ecarga de pilas alcalinas
Algunas pilas alcalinas estn diseadas para ser recargadas, pero la ma.ora no lo son/ &os intentos de recarga de una pila +ue no est preparada para este Gn puede causar su ruptura, o la Gltración de l+uidos peligrosos, +ue corroen los e+uipos/ Bugas"editar%
Pila alcalina con 5uga de electrolito/ >on el -empo, las pilas alcalinas son propensas a presentar 5ugas de hidróxido de potasio, un agente cus-co +ue pueden causar irritación de las vas respiratorias, los o*os . la piel/ 00 7sto se puede evitar al no intentar recargar pilas alcalinas desecha'les, no mezclar di5erentes -pos de pilas en el mismo disposi-vo, sus-tu.endo todas las 'ateras al mismo -empo, almacenndolas en un lugar seco, . eliminando las 'ateras . pilas agotadas en disposi-vos de recogida selec-va de residuos/ Sna vez +ue se ha 5ormado una 5uga de'ido a la corrosión del depósito exterior de acero, el hidróxido de potasio 5orma una estructura cristalina de plumas +ue crece desde la 'atera . se ex-ende con el -empo, desde los electrodos de metal hasta las placas de circuito del disposi-vo donde comienza la oxidación de trazas de co're . otros componentes, +ue provocar daos permanentes en dichos circuitos/ &os crecimientos cristalinos tras la 5uga de electrolito tam'in pueden surgir de las uniones alrededor de la cu'ierta de la pila donde 5orma una capa peluda 5uera del disposi-vo, +ue luego daar los o'*etos +ue entren en contacto con la sustancia 5ugada, como por e*emplo, el 'arniz de los estantes de madera, . posteriormente la oxidación . enve*ecimiento de la propia madera/ 7liminación"editar% >uando se introdu*eron en la dcada de 0@F, las pilas alcalinas contenan una pe+uea can-dad de amalgama de mercurio para el control de las reacciones secundarias en el ctodo de zinc/ Me*oras en la pureza . la consistencia de los materiales han permi-do a los 5a'ricantes poder reducir el contenido de mercurio en las clulas modernas/ 02 7n 0, un @@U de las pilas alcalinas carecan de mercurio aadidoV en 2FF= este porcenta*e era del =U/ Ro o'stante, seg9n un estudio del &oWell >enter 5or 1ustaina'le Development, pu'licado en 2FF=, las pilas alcalinas de 'otón contenan 0F,C mg de !g, ms +ue las pilas de zinc, . de óxido de plata/ 0< A di5erencia de otros -pos de pilas, las pilas . 'ateras alcalinas pueden ser eliminadas como residuos doms-cos regulares en algunas localidades/ 7sto, sin em'argo, es per*udicial para el medio am'iente/ 0= 08 Por e*emplo, el estado de >ali5ornia ha considerado todas las pilas como residuos peligrosos cuando se desechan, . ha prohi'ido la eliminación de las pilas con el resto de la 'asura doms-ca/ 0@ 7n los 77/SS/, una compaa tritura . separa los metales de la 'atera, manganeso . zinc/"0% Otra compaa mezcla las pilas como materia prima en los hornos de 5a'ricación de acero, para hacer acero de 'a*o grado, tales como 'arras de aceroV los humos de zinc se recuperan por separado/"2% 7n 7uropa, la eliminación de las pilas . 'ateras est controlada por la Direc-va 2FF@X@@X>7, ., como tal, las pilas alcalinas no de'en ser -radas en la 'asura doms-ca/ De'eran ser eliminadas a travs de estaciones de recicla*e localXvertederos de residuos/ Muchos esta'lecimientos +ue venden pilas en la S7 (como en los
supermercados) estn o'ligados por le. a aceptar 'ateras . pilas vie*as para su recicla*e/ Depositndolas en los si-os autorizados para su desecho/
