Pilas alcalinas: Definición y productos químicos ¿Qué son las pilas alcalinas?
¿Qué son las pilas alcalinas?
Una batería es un elemento que utiliza sitios aislados, o celdas, para convertir la energía en energía eléctrica. La parte positiva de la batería se llama cátodo. El lado negativo, o celda, se denomina ánodo. La gran mayoría de todos los tipos de baterías tienen estas propiedades físicas. La principal diferencia entre los diferentes tipos de baterías es la composición y el contenido del interior de la batería. Una pila alcalina es una batería que se crea usando las reacciones químicas entre el zinc y el dióxido de manganeso. Las pilas alcalinas tienen una mayor concentración de energía que otros tipos de pilas. Por lo tanto, son más duraderas que otros tipos de baterías. Originalmente, las pilas alcalinas no eran populares cuando se inventaron en 1906. Se necesitaron alrededor de cincuenta años para que las pilas alcalinas se usaran en todo el mundo. Primero se utilizaron como partes de otros productos de consumo. Por ejemplo, estaban contenidos en los juguetes de los niños. Con el tiempo, comenzaron a proliferar como bienes de consumo por derecho propio. Hoy en día, las pilas alcalinas son el tipo de pila más vendido en todo el mundo.
Cada año se crean alrededor de cuatro mil millones de pilas alcalinas AA. A este número se suman los millones de otras pilas alcalinas (C, AAA, D) creadas en el mundo. Las pilas AA son el tipo de pila alcalina más frecuente que se crea en el mundo. Se utilizan en su iteración original para impulsar los juguetes de los niños. También se utilizan para encender lámparas, taladros a batería, linternas y muchos otros productos eléctricos portátiles.
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Desarrollo de Pilas Alcalinas
Las pilas alcalinas se inventaron a principios del siglo XX. Las personas importantes asociadas con la creación, el desarrollo y la difusión de la batería alcalina incluyen:
- Ernst Waldemar Jungner: En marzo de 1899 creó la primera patente de pilas alcalinas. Imaginó que se usarían principalmente en circunstancias que requerían una gran cantidad de energía constante. Esta patente fue otorgada en Suecia.
- Georg Neumann: Neumann fue un científico francés que creó la primera celda sellada alcalina en 1947 en París durante su trabajo para el Bureau Technique Gautrat.
- Alred Landau: creó las primeras iteraciones de las baterías Rayovac en 1906. Las baterías de litio Rayovac se comercializaron por primera vez en 1949.
- Lewis Urry: En 1949, este inventor creó la pila alcalina Eveready. Aunque esta batería no fue aceptada de inmediato por los consumidores, después de varios años tuvo éxito. Treinta años después de su invención, la batería y la empresa que la fabricó cambiaron su nombre a Energizer.
Componentes de una batería alcalina
| Parte de la batería | Usos |
|---|---|
| Cátodo | El extremo positivo de la batería. |
| ánodo | El extremo negativo de la batería. |
| Separador | Una barrera semipermeable entre el cátodo y el ánodo. Lo único que puede pasar entre el cátodo y el ánodo es la corriente eléctrica. |
| Ventilación | El estuche contiene las partes internas de la batería. Los orificios de ventilación de la batería permiten que los gases nocivos salgan de la batería. Reducen la presión interna. |
| Colector | Esto transmite la corriente de energía eléctrica de vuelta al cátodo. Esto también se llama el colector. |
| Terminales | El nombre físico del cátodo y el ánodo. El cátodo es una terminal y el ánodo está en otra terminal. |
Los componentes físicos de la batería alcalina son complejos, pero se pueden explorar fácilmente mediante el uso de un diagrama. Como se indicó anteriormente, la apariencia física de una batería alcalina no es tan diferente a la de otros tipos de baterías. El cátodo está en un extremo de la batería. El ánodo está en el otro extremo de la batería. Los extremos positivos de las pilas alcalinas tienen una parte circular que se extiende desde el cuerpo principal de la pila. En el otro extremo, el ánodo, hay una superficie plana.
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Química en baterías
El principio básico de funcionamiento de una batería alcalina es que la energía química de las interacciones entre el zinc y el óxido de manganeso se convierte en energía eléctrica. La química de la batería siempre implica dos o más materiales. Las reacciones químicas específicas que ocurren dentro de la batería alcalina ocurren entre todos los agentes dentro de la batería.
Primero, la electricidad entra en contacto con el material de zinc del ánodo de la batería. Esto hace que la energía iónica fluya desde el ánodo hacia el interior de la batería. El zinc se combina con el dióxido de manganeso y el agua para crear monóxido de zinc e hidroxilo de dióxido de manganeso. Luego, el dióxido de manganeso, el agua y los electrones interactúan para crear iones de hidróxido y más hidroxilo. Luego, el zinc y el hidróxido interactúan para crear óxido de zinc, agua y electrones. Estas interacciones se construyen unas a otras y producen el flujo de energía. Los electrones creados a través de estas interacciones transmiten energía eléctrica.
Productos químicos para baterías alcalinas
Hay algunos productos químicos dentro de las pilas alcalinas. Los productos químicos dentro de una batería incluyen:
- Metal zinc: Este metal está incluido en el ánodo de la batería. Conecta el ánodo con óxido de manganeso en el interior de la batería.
- Óxido de manganeso: este líquido está contenido dentro de la batería e incluido en el cátodo.
- Carbono: Este elemento, en forma de grafito, se combina con el óxido de manganeso en el cátodo.
Diferencia entre baterías alcalinas y de plomo ácido
Aparte de la batería alcalina, el tipo de batería más común es la batería de plomo ácido. Las diferencias entre estos dos tipos de baterías se pueden explorar de manera más efectiva en una tabla.
| Batería de plomo | Pila alcalina |
|---|---|
| Alta densidad de energía | Densidad de energía media |
| Corriente extremadamente alta | Baja corriente |
| Cáustico | No tan cáustico |
| 12V | 1.5-9V |
| Recargable | Generalmente no recargable |
| Tóxico | No tóxico ya que todos los materiales involucrados son materiales generales que no son tóxicos. |
| Baja resistencia interna | Alta resistencia interna |
Tamaños de pilas alcalinas
Un tamaño de batería alcalina no sirve para todos los propósitos. Los tamaños principales de pilas alcalinas son:
- AAA: Esta es la iteración más pequeña de la batería alcalina. Se utiliza en circunstancias en las que se necesitan cantidades mínimas de energía. Los artículos pequeños y portátiles son la configuración más frecuente para el uso de pilas alcalinas AAA.
- AA: Las pilas alcalinas de tamaño AA son de tamaño medio. Son solo un poco más grandes que las pilas AAA, pero mucho más pequeñas que las pilas C. Estas pilas se utilizan con frecuencia para los mismos fines que las pilas AAA.
- C: Estas son mucho más grandes que las pilas AA y AAA. Se utilizan principalmente para artículos más voluminosos y grandes. Estos artículos necesitan más energía que los artículos más pequeños, como los juguetes. Ejemplos frecuentes de artículos que podrían usarse para baterías C incluyen radios y linternas más grandes.
- 9V: Estas baterías tienen forma rectangular. Duran un tiempo relativamente largo. Se pueden usar en radios, walkie-talkies y otros artículos que necesitan recargarse con frecuencia. Muchas baterías de 9V se pueden recargar para que sean fáciles de usar. Estas baterías poseen hasta 9 voltios de energía. Estas baterías contienen una gran cantidad de energía, pero son efectivas para regular la potencia que emiten. Solo dejan escapar una cantidad media de energía.
- D: Este tipo de batería alcalina es la batería cilíndrica más grande. Estas baterías pueden contener hasta 1,5 voltios. Se utilizan en entornos en los que se debe utilizar una gran cantidad de energía de forma constante.
Resumen de la lección
Una batería es un elemento que tiene un extremo positivo y negativo y convierte la energía de múltiples tipos en energía eléctrica. Una batería alcalina es una batería que convierte energía eléctrica a partir de reacciones químicas entre el zinc y el óxido de manganeso. La parte positiva de la batería se llama cátodo. El ánodo es el lado negativo.
Hay varios tipos de pilas alcalinas. Las pilas AA son las pilas alcalinas más vendidas en el mundo. Otros tamaños incluyen pilas AAA, C, D y 9V. Las baterías de 9V tienen una gran cantidad de energía pero regulan la cantidad de energía que dejan salir.