Generadores Electroquímicos

Los generadores electroquímicos convierten la energía desprendida en una reacción electroquímica en energía eléctrica. Las reacciones electroquímicas son reacciones de oxidación-reducción; es decir, reacciones en las que experimentan variación los números de oxidación de dos o más elementos. Precisamente estas variaciones significan una transferencia de electrones de unos átomos a otros, que da lugar a una corriente eléctrica.

Los generadores electroquímicos constan de dos electrodos, generalmente sólidos, sumergidos en disoluciones electrolíticas. Los dos electrodos reciben los nombres de:

• Cátodo: el que actúa de polo positivo.
• Ánodo: el polo negativo.

Clasificación de los Generadores Electroquímicos

Los generadores electroquímicos se pueden clasificar en dos grandes grupos: pilas y baterías.

• En las pilas, a medida que se va produciendo energía eléctrica se van consumiendo los reactivos, con lo que llega el momento en el que la pila se agota sin poder regenerarse de nuevo.
• Por el contrario, en las baterías el proceso de conversión de energía química en eléctrica es reversible, de manera que pueden recargarse de nuevo una vez descargadas, haciendo pasar a través de ellas una corriente en sentido contrario.

Las pilas pueden ser húmedas y secas, según que el electrólito esté libre en forma líquida o absorbido en un medio poroso.

Tipos de Pilas

Pila Daniell

Consta de dos compartimentos separados por un tabique poroso. El cátodo es una lámina de cobre sumergida en una disolución de sulfato de cobre(II). El ánodo es una lámina de cinc introducida en una disolución de sulfato de cinc. Su fuerza electromotriz es de 1,10 V.

Pila Leclanché

Es una pila seca de gran utilización en la actualidad. Consta de un cilindro de cinc que, además de hacer de recipiente, actúa como ánodo. En el interior lleva una pasta negra, constituida por una mezcla de dióxido de manganeso, cloruro de amonio, cloruro de cinc y agua, impregnada en un material absorbente. El cátodo es una barra de grafito, situada axialmente en el centro de la pila. El recipiente va tapado con una capa de resina. Para evitar que el hidrógeno quede rodeando al cátodo se utiliza el dióxido de manganeso, que se combina con él y forma agua que mantiene la humedad en el interior.

La fuerza electromotriz de la pila de Leclanché es del orden de 1,5 V; pero, a causa de su resistencia interna, la tensión en los bornes disminuye considerablemente al conectarla a una carga exterior, y también a medida que va funcionando y agotándose los reactivos. Como generalmente se necesita una tensión mayor, es frecuente conectar varias de ellas en serie.

Tipos de Baterías

Batería de Plomo

Es la que llevan en la actualidad todos los automóviles, a los que suministra la energía necesaria para el funcionamiento del motor de arranque, alumbrado, encendido de bujías, etc. Cuando el motor del coche está en marcha la corriente producida por el dinamo atraviesa la batería y la carga de nuevo, regenerando los reactivos.

Los electrodos están constituidos por enrejados de plomo con algo de antimonio, que les da consistencia, y cuyos huecos se rellenan con plomo esponjoso puro y dióxido de plomo de forma alternativa. El electrólito es una disolución acuosa de ácido sulfúrico, en la que se hallan sumergidos los electrodos.

Midiendo la densidad del electrolito se puede saber en todo momento si la batería está descargada o no, pues cuando está completamente cargada su densidad es de 1,28 g/cm³; y cuando está descargada, de 1,15 g/cm³. La capacidad de la batería de plomo es proporcional al peso de las placas, y oscila entre 10 y 20 A-h por kilogramo de placa. El rendimiento de corriente o coeficiente de calidad de una batería es la relación entre el número de amperios-hora suministrados en la descarga, y los consumidos en la carga. El rendimiento de la batería es de 94-98%. En cuanto a la resistencia interna, su valor es generalmente muy pequeño, del orden de 0,1Ω por metro cuadrado de placa positiva.

Este tipo de batería presenta problemas ecológicos y un peso excesivo, razón por la que se han ideado otras baterías más ligeras, como la de hierro-níquel y níquel-cadmio.

Batería de Hierro-Níquel

Consta de unas parrillas de acero al níquel que sirven de soporte a los dos electrodos: el ánodo, constituido por hierro finamente dividido y el cátodo, que es sesquióxido de níquel parcialmente hidratado. El electrólito es una disolución de hidróxido de potasio al 20%, conteniendo un 4% de hidróxido de litio. Recién cargada, su fuerza electromotriz es de 1,48 V, que desciende a los pocos días a 1,35 V. Su rendimiento de corriente es solo el 50%.