Funcionamiento de una pila alcalina

Construcción de pilas alcalinas

La pila alcalina recibe su nombre porque tiene un electrolito alcalino de hidróxido de potasio (KOH) en lugar del electrolito ácido de cloruro de amonio (NH4Cl) o de cloruro de zinc (ZnCl2) de las pilas de zinc-carbono. Otros sistemas de pilas también utilizan electrolitos alcalinos, pero emplean materiales activos diferentes para los electrodos.

Las pilas alcalinas representan el 80% de las pilas fabricadas en Estados Unidos y más de 10.000 millones de unidades individuales producidas en todo el mundo. En Japón, las pilas alcalinas representan el 46% de todas las ventas de pilas primarias. En Suiza, las pilas alcalinas representan el 68%, en el Reino Unido el 60% y en la UE el 47% de todas las ventas de pilas, incluidas las de tipo secundario.[1][2][3][4][5] Las pilas alcalinas contienen zinc (Zn) y dióxido de manganeso (MnO2) (Códigos de salud 1), que es una neurotoxina acumulativa y puede ser tóxica en concentraciones elevadas. Sin embargo, en comparación con otros tipos de pilas, la toxicidad de las pilas alcalinas es moderada[6].

Las pilas con electrolito alcalino (en lugar de ácido) fueron desarrolladas por primera vez por Waldemar Jungner en 1899 y, de forma independiente, por Thomas Edison en 1901. La pila seca alcalina moderna, que utiliza la química del zinc y el dióxido de manganeso, fue inventada por el ingeniero canadiense Lewis Urry en la década de 1950 en Canadá, antes de que empezara a trabajar para la división de pilas Eveready de Union Carbide en Cleveland, OH, basándose en los trabajos anteriores de Edison.[7][8] El 9 de octubre de 1957, Urry, Karl Kordesch y P.A. Marsal registraron la patente estadounidense (2.960.558) para la pila alcalina. Se concedió en 1960 y se asignó a la Union Carbide Corporation[9].

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¿Qué es una pila alcalina?

Las pilas alcalinas son baterías desechables con zinc y dióxido de manganeso como electrodos. El electrolito alcalino utilizado es hidróxido de potasio o de sodio. Estas pilas tienen un voltaje constante y ofrecen una mayor densidad de energía y resistencia a las fugas que las pilas de carbono-zinc.

¿Cuáles son las características de una pila alcalina?

Características de las células

El rendimiento característico de las pilas alcalinas incluye la capacidad de descarga de alta resistencia, un mayor tiempo de descarga incluso bajo una carga pesada de descarga continua, un mayor tiempo de descarga incluso bajo una descarga a baja temperatura, una mayor vida útil de almacenamiento, y a prueba de fugas.

Especificaciones de las pilas alcalinas

Las pilas alcalinas son baterías desechables con dióxido de zinc y manganeso como electrodos. El electrolito alcalino utilizado es hidróxido de potasio o de sodio. Estas pilas tienen un voltaje constante y ofrecen una mayor densidad de energía y resistencia a las fugas que las pilas de carbono-zinc. Esto se debe principalmente al material del ánodo de dióxido de manganeso, que es más puro y denso, lo que reduce el espacio que ocupan los componentes internos. La mayoría de los participantes en el mercado se han centrado en los productos químicos recargables, como el níquel-hidruro metálico y el litio-ion. Esto ha dado lugar a la consolidación del mercado.

Las regiones de Norteamérica y Europa son las que más contribuyen a los ingresos del mercado de pilas alcalinas. Sin embargo, las regiones de Asia-Pacífico y América Latina tienen un gran potencial de crecimiento en este mercado. La razón principal es que estas regiones se encuentran en la fase de transición del cambio de las pilas de carbono-zinc. Además, Oriente Medio y África tienen una cuota importante en el mercado de las pilas alcalinas y están experimentando una tendencia creciente en el uso de estas pilas.

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Ánodo y cátodo de las pilas alcalinas

Una sección de una pila alcalina se denomina célula de la pila. Una pila seca es una pila primaria en el suministro de energía química. Es un tipo de pila desechable. Utiliza el dióxido de manganeso como electrodo positivo y el cilindro de zinc como electrodo negativo para convertir la energía química en energía eléctrica para alimentar un circuito externo. En la reacción química, como el zinc es más activo que el manganeso, el zinc pierde electrones y se oxida, mientras que el manganeso obtiene electrones y se reduce.

Cuando utilizamos pilas alcalinas, a veces la pila tiene fugas o explota. Si te encuentras con este problema, no te preocupes. La fuga se debe a un cortocircuito interno. Abra el anillo de sellado y el fluido eléctrico del interior saldrá. Si la piel entra en contacto con él, lávese con agua inmediatamente.

El volumen de aire en las pilas alcalinas es muy pequeño, por lo que no hay que preocuparse por las explosiones, a lo sumo, el fondo del electrodo negativo se precipita hacia fuera, generalmente dentro de los 20 cm, lo que no causará daños graves al personal.

Estructura de las pilas alcalinas

En una pila alcalina, el ánodo (terminal negativo) está hecho de polvo de zinc. Esto permite una mayor superficie, lo que se traduce en una mayor velocidad de reacción y, por lo tanto, una mayor velocidad de flujo de electrones. El cátodo (terminal positivo) está compuesto por dióxido de manganeso. Las pilas alcalinas son comparables a las de zinc-carbono, pero la diferencia es que las alcalinas utilizan hidróxido de potasio (KOH) como electrolito en lugar de cloruro de amonio o cloruro de zinc.

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A la derecha se muestra una pila seca. Haga clic para ver la estructura interna. El electrolito es una pasta compuesta por cloruro de amonio y cloruro de zinc, en lugar de hidróxido de potasio, como en el caso de las pilas alcalinas. Al intentar recargar una pila no recargable, al menos una de las reacciones de oxidación-reducción puede no ser reversible y, en ocasiones, las reacciones no deseadas tienen lugar para producir gas. Esto puede ser una situación peligrosa.

Una célula nueva produce alrededor de 1,5 voltios, pero esto difiere considerablemente a medida que se utiliza la batería. A medida que la pila se descarga, los productos se acumulan alrededor de los electrodos y pueden detener la reacción de avance. Esto ocurre después de un uso prolongado y la batería puede recuperarse si se deja reposar durante un tiempo para permitir que los productos se difundan fuera de los electrodos. Por ejemplo, el gas amoníaco puede acumularse en el cátodo y aislarlo del electrolito. Después de un tiempo, el gas se difunde. El calentamiento de la célula aumenta la velocidad de difusión y ayuda a que la célula se recupere más rápidamente.

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