jp

HH ALUMNOS: Aguilar Sánchez, Víctor E.

Pariona Mancilla, Liz Estefany

Yallico Acosta, Guiovanni Adolfo

PROFESOR:

Ing. Teodardo Cárdenas.

LIMA - PERÚ

17 de Abril del 2012 Ciclo: 2012 - I

LABORATORIO DE ELECTROQUIMICA

PRIMER INFORME:

“PILAS Ni-MH RECARGABLES”

Pila de Volta:

A fines del siglo XVIII, el científico italiano Volta (de allí proviene "pila volta") inventó unos artilugios galvánicos capaces de transformar reacciones químicas de metales y líquidos en energía eléctrica, a los que se los denominó PILA.

Estos artefactos poco a poco se perfeccionaron y desarrollaron hasta conseguir pilas de alta potencia y máxima duración, capaces de proporcionar energía portátil en cualquier situación y lugar. La utilización de la pila está muy difundida, ya que su gran ventaja es la total autonomía energética, que es capaz de proporcionar a cualquier artefacto utilizado en la vida cotidiana, como por ejemplo linternas, radios y otros elementos que son indispensables para la vida de algunos seres humanos, como el marcapasos para aquellos que sufren problemas cardíacos. De ellas se alimenta hoy una gran parte de la aparatología que usa el hombre moderno, pero el problema principal surje al momento de arrojarlas a la basura: una partícula de mercurio puede contaminar 600.000 litros de agua al liberar sus componentes de mercurio o cadmio, el cual al entrar en contacto con la tierra y posteriormente cuando penetran y llegan a la napa de agua contaminan la cadena alimentaria. Si tomamos en cuenta que, solo en USA se eliminan un número superior a 200 millones de pilas y baterías por año nos daremos cuenta que el tema es más que preocupante.

ALESSANDRO VOLTA (18 de febrero de 1745, Como, Lombardía, Italia - 5 de marzo de 1827, Como, Lombardía, Italia).

Pila: definición, acumulador

Se denomina pila --o elemento galvánico (electricidad dinámica producida por una reacción química)-- a un sistema en el que la energía química de una reacción química es transformada en energía eléctrica. Batería es una unidad productora de energía eléctrica constituida por varias pilas.

Acumulador: cualquier elemento productor de energía eléctrica basado en una/s pila/s secundarias (acumulador equivale a recargable). Ánodo es el electrodo en donde se produce la oxidación cuando la pila funciona como fuente de energía. Cátodo: en el electrodo en donde se produce la reducción cuando la pila funciona como fuente de energía.

Tipos de pilas

Pila eléctrica

Es un dispositivo que convierte la energía química en eléctrica. Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrolito es un conductor iónico; uno de los electrodos produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al aparato que hay que alimentar, llamado carga, se produce una corriente eléctrica. Las pilas en las que el producto químico no puede volver a su forma original una vez que la energía ha sido convertida (es decir, que las pilas se han descargado), se llaman pilas primarias o voltaicas. Las pilas en las que el producto químico puede ser reconstituido pasando una corriente eléctrica a través de él en dirección opuesta a la operación normal de la pila, se llaman pilas secundarias o acumuladores.

Pilas primarias /pila seca

Pila común no recargable

Pila basada en una reacción química irreversible, y por lo tanto, no recargable. Posee un ciclo de vida. La pila primaria más común es la pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en los años sesenta. La pila seca que se utiliza hoy es muy similar al invento original. El electrolito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de cinc. El electrodo negativo es de cinc, igual que la parte exterior 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 V.Otra pila primaria muy utilizada es la pila de cinc-óxido de mercurio, conocida normalmente 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 cinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrolito es una

disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurio produce unos 1,34 V.

Otra pila primaria muy utilizada es la pila de cinc-óxido de mercurio, conocida normalmente 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 cinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrolito es una disolución de hidróxido de potasio. La batería de mercurio produce unos 1,34 V. La pila de combustible es otro tipo de pila primaria. Se diferencia de las demás en que los productos químicos no están dentro de la pila, sino que se suministran desde fuera.

Pilas secundarias /pilas recargables

Baterías en recarga dentro del cargador de pilas

Pila basada en una reacción química reversible y por lo tanto recargable. Se pueden generar sus elementos activos pasando una corriente eléctrica en sentido contrario al de descarga. Posee ciclos de vidas múltiples. El acumulador o pila secundaria, que puede recargarse revirtiendo la reacción química, fue inventado en 1859 por el físico francés Gastón Planté. La pila de Planté era una batería de plomo y ácido, y es la que más se utiliza en la actualidad. Esta batería que contiene de tres a seis pilas conectadas en serie, se usa en automóviles, 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 electrolito 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 electrolito para formar sulfato de plomo. Cuando los electrones vuelven a entrar en la pila por el electrodo positivo de dióxido de plomo, se produce otra reacción química. El dióxido de plomo reacciona con los iones hidrógeno del electrolito y con los electrones formando agua e iones plomo; estos últimos se liberarán en el electrolito produciendo nuevamente sulfato de plomo.

Cargador de Pilas Energizer

Un acumulador de plomo y ácido se agota porque el ácido sulfúrico se transforma gradualmente en agua y en sulfato de plomo. Al recargar la pila, las reacciones químicas descritas anteriormente se

revierten 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. Recientemente, se han desarrollado baterías de plomo para aplicaciones especiales con una vida útil de 50 a 70 años.

Otra pila secundaria muy utilizada es la pila alcalina o batería de níquel y hierro, ideada por el inventor estadounidense Thomas Edison en torno a 1900. El principio de funcionamiento es el mismo que en la pila de ácido y plomo, pero aquí el electrodo negativo es de hierro, el electrodo positivo de óxido de níquel y el electrolito 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 aproximadamente unos 1,15 V.

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.

Pilas solares

Pila solar y su cargador de células fotosensibles

Las pilas solares producen electricidad por un proceso de conversión fotoeléctrica. La fuente de electricidad es una sustancia semiconductora fotosensible, como un cristal de silicio al que se le han añadido impurezas. Cuando la luz incide contra el cristal, los electrones se liberan de la superficie de éste y se dirigen a la superficie opuesta. Allí se recogen como corriente eléctrica. Las pilas solares tienen una vida muy larga y se utilizan sobre todo en los aviones como fuente de electricidad para el equipo de a bordo.

Dentro de la amplitud de la palabra pila podemos encontrar varios tipos de ellas:

Pilas Botón de mercurio: son aquellas que contienen más mercurio por unidad.

Pilas Botón de litio: son las que no contienen ni mercurio ni cadmio, o sea que son una alternativa para evitar el consumo de los pilas botón de mercurio.

Pilas alcalinas: son aquellas que ofrecen duración y potencia a costa de utilizar mercurio, su contenido tóxico es menor que las pilas botón.

Acumuladores níquel-cadmio: son las menos frecuentes y pueden recargarse después de gastadas, es decir que incluye a las pilas recargables. Bien utilizadas pueden durar varios años.

Pilas salinas: son las primeras que aparecieron tienen menos duración y potencia pero su contenido tóxico es muy bajo.

Pilas verdes: son un nuevo tipo de pilas ecológicas a penas contiene mercurio y no ocasionan problemas de contaminación.

Actualmente se está investigando en varios tipos de pilas combustible, con sus verdaderas limitaciones y sus aplicaciones. Estas pilas se clasifican por el tipo de electrolito empleado. Entre las más prometedoras se encuentran:

· Membrana polimétrica (PEM) · Acodo fosfórico (PAFC) · Conversión directa del metanol (DMFC) · Alcalina (AFC) · Carbonato fundido (MFCF) · Oxido sólido (SOFC) · Reversible (regenerativa)

Tamaños de las pilas: AA AAA 9v

De izquierda a derecha: N, AAA (triple A), AA (doble A), 9 V (batería)

Funcionamiento de las pilas

El funcionamiento de las pilas se basa en un conjunto de reacciones químicas que proporcionan una cierta cantidad de electricidad, que si bien es pequeña permite el funcionamiento de pequeños motores o dispositivos electrónicos.

La ventaja favorable de la autonomía, se contrapone a los efectos negativos de los compuestos químicos empleados en la reacción donde se produce la electricidad, ya que la mayoría son metales pesados, que liberados al medio ambiente producen serios problemas de contaminación.

Efectos de los metales pesados en la salud

MERCURIO: la exposición a nivel local del mercurio ocasiona irritación de la piel, mucosa y es sensibilizarte de la piel. La exposición generalizada a este metal pesado produce casos de intoxicaciones agudas fuertes, produce una intensa irritación en las vías respiratorias, es productor de bronquitis, neumonías, broqueolitis, etc. En intoxicaciones crónicas y a dosis bajas produce debilidad, pérdida de peso, diarreas, inflamación de encías fatiga, sabor metálico, insomnio, etc. En intoxicaciones crónicas y a dosis altas se produce irritabilidad. Alucinaciones, llanto, excitabilidad, depresiones, tristeza, psicosis, crisis.

En casos de exposición a dosis alta en forma oral, colapsa el aparato digestivo siendo mortal en horas.

CADMIO: Las fuentes más comunes son las pilas, los pigmentos para pinturas, barnices y las cañerías de PVC. Este metal es sumamente tóxico y cancerígeno. En madres expuestas el cadmio produce serias afecciones con lesiones para el embarazo, presencia de proteínas en la orina, etc.

PLOMO: este metal produce fatiga, dolores de cabeza, dolores óseos, dolores abdominales, trastornos del sueño, dolores musculares, impotencia, trastornos de conducta, etc. En síntomas avanzados produce anemias, cólicos intestinales, nauseas, vómitos, enfermedades renales, impotencia sexual, delirio, esterilidad, daños al feto, hipertensión arterial, afecciones a los nervios, enfermedades óseas, cáncer y la muerte.

CROMO: Ocasiona dermatitis, sensibilización de la piel, bronquitis crónica, ulceraciones del tabique nasal y de piel, dolores respiratorios y de cabeza, hemorragia nasal, etc.

ZINC, MANGANESO, COBRE, BISMUTO, PLATA y NIQUEL: son también sustancias tóxicas que producen las mas diversas alteraciones a la salud humana.

Una batería está compuesta por lo que se denominan células. Una célula consiste básicamente en un recipiente con dos materiales en su interior (electrodos), separados físicamente por otro material que permite contacto eléctrico entre ellos (electrolito). Las reacciones químicas de su interior producen un exceso de electrones en un electrodo (el polo negativo), y una ausencia de ellos en el otro (el polo positivo). Si unimos ambos extremos mediante un circuito, los electrones circularán desde el polo negativo al positivo, y tendremos una corriente eléctrica. En algunos casos, las reacciones son reversibles aplicando una corriente externa en sentido opuesto. Tenemos entonces una célula recargable, que podemos cargar y descargar varias veces.

Una pila pequeña de toda la vida (las típicas AA o AAA) está formada por una sola célula (y además, muchas son no recargables). Sin embargo, las baterías de los dispositivos que he mencionado al principio, están formadas por más de una célula.

Básicamente existen tres tipos de baterías comercializadas para estos aparatos: de niquel-cadmio (Ni-Cd), de Niquel-hidruro metálico (Ni-MH) y de iones de Litio (Li-Ion). Cada una de ellas tiene características diferentes, debido precisamente a su composición y reacciones químicas que se producen.

Las baterías Ni-Cd son las más antiguas de las tres. Tienen el llamado efecto memoria, que es la causa de que se recomiende descargar completamente la batería. Este efecto consiste en que la batería parece «recordar» el nivel de carga que tenía cuando se comienza a recargar, de forma que al utilizarse nuevamente, sólo se descarga hasta dicho nivel, disminuyendo obviamente su tiempo de uso. Sin embargo, esto no sucede cada vez que se carga una batería que no ha sido descargada totalmente. Para que aparezca el efecto memoria, la batería debe descargarse varias veces consecutivas hasta un mismo nivel (por ejemplo, al 50% de su carga). Aún así, es recomendable hacer descargas completas con cierta frecuencia, pero teniendo en cuenta que no es necesario hacerlo todas las veces (eso puede incluso acortar la vida de las baterías).

Y cuando digo descargar totalmente, no me refiero a quitarle hasta el último electrón, sino descargarla con su uso normal. Como he comentado antes, una batería tiene varias células. En un mundo ideal, las células serían totalmente idénticas, con idéntica carga, y se descargarían al mismo ritmo. Pero en el mundo real, es normal que alguna célula se descargue antes que otra. Si una célula es completamente descargada, sus vecinas aún tienen carga, y se sigue extrayendo corriente, la célula descargada se ve atravesada por la corriente de sus vecinas, deteriorándose. Si la célula queda inutilizada, habremos perdido su capacidad de carga, y por tanto, la batería en su totalidad tendrá menos capacidad. Afortunadamente, los circuitos de los aparatos alimentados por estas baterías, están diseñados para evitar esto. Aunque las células mantienen más o menos el mismo voltaje exterior, a medida que se descargan, inevitablemente disminuye algo. En el caso de que una célula se descarge completamente, el voltaje total de la batería disminuye de forma más apreciable, por lo que se puede interrumpir el circuito al detectar un nivel de voltaje por debajo de determinado valor, deteniendo la descarga. Pero si utilizamos algún otro medio para descargarla, como conectándola a un simple circuito casero con una pequeña resistencia (una bombilla o un LED, para así saber si sigue circulando corriente o no), puede producirse el efecto antes mencionado, dañando nuestra batería. Por eso es preferible descargarla con el uso normal del aparato. En este caso, la batería perderá capacidad, y un usuario podría pensar que no la descarga lo suficiente en cada ciclo, cuando en realidad es justo al contrario.

De hecho, la causa física del efecto memoria, es la formación de unos cristales que hacen que el voltaje de algunas células disminuya bruscamente antes de descargarse del todo. La circuitería externa detectará la caída de voltaje, y considerará que la batería se ha descargado, interrumpiendo el circuito.

Las baterías Ni-MH son más modernas que las Ni-Cd, y aunque también sufren el efecto memoria, este es menor. Lo dicho para las Ni-Cd es igualmente aplicable para estas.

Una cosa de la que no nos suele avisar el vendedor, y que es dañino para las baterías, es la sobrecarga. Uno puede pensar que cargando la batería más tiempo del necesario, se puede «ganar carga extra». Sin embargo, las sobrecargas continuadas también dañan nuestra batería, formando otra vez esos cristales en su interior, y produciendo el dichoso efecto memoria. Si el cargador es bueno,

puede interrumpir la carga al detectar que la batería está completamente cargada, y evitar este problema.

Las Níquel-MetalHidruro (Ni-MH), aunque un poco más caras, son interesantes porque carecen de Cadmio (es bastante contaminante) y no sufren el efecto memoria. Además, ¡una sola equivale a más de 1.000 de las pilas convencionales!

Por último, encontrarás las baterías de Litio-Ión (LiIon). Éstas tienen aún más capacidad que las de Ni-MH y sin efecto memoria. Se encuentran sobre todo en móviles, ordenadores portátiles y en los coches eléctricos.

Nunca mezcles baterías de diferentes marcas o con distinta carga para evitar la polarización inversa, pues inutiliza la batería. En cuanto al cargador, es útil que tenga carga rápida y que, una vez cargadas las baterías, pase a un modo de carga lenta para no sobrecargarlas.

Las Níquel-MetalHidruro (Ni-MH)

Son baterías recargables con alta densidad energética, alta capacidad y largo ciclo de vida. El tipo de Ni-MH (níquel metal hidruro). Tiene como electrodo positivo el material de hidróxido de níquel activo, mientras el electrodo negativo es capaz de un almacenamiento electroquímico de hidrógeno dando la reversibilidad. Los electrodos negativo y positivo están separados por un electrolito alcalino. El potencial eléctrico a través de una célula de Ni-MH, Tiene como principio que el metal activo del electrodo negativo es cargado por la absorción electroquímica de hidrógeno produciéndose una descarga electroquímica de un ión hidroxilo, tal como se muestra en la ecuación

2M H O e M H OH- -+ + Û - +

Los electrodos negativos de media celda son de reacciones reversibles. Tras la descarga, el hidrógeno almacenado se libera para formar una molécula de agua y liberar un electrón a través de la red de conducción en el terminal de la pila

Las reacciones que tienen lugar en el electrodo positivo de la célula de Ni-MH se muestra en la siguiente ecuación.

2 2( )Ni OH OH NiOOH H O e- -+ Û + +

Un material de electrodo positivo que comprende partículas de material de hidróxido de níquel es precursor del revestimiento fundamentalmente continuo, uniforme encapsulante sobre las partículas para aumentar la conductividad y resistencia a los productos de corrosión. La capa encapsulante puede estar formada de un material que después del proceso de oxidación o durante la carga del electrodo, se puede convertir altamente conductivo, y que, al ser disueltos posteriormente el electrodo, no vuelve a su forma anterior. El hidróxido electroquímicamente activo puede incluir al menos hidróxido de níquel y la capa encapsulante incluye preferiblemente hidróxido de cobalto o oxihidróxido de cobalto.

Existen dos formas principales de electrodos positivos que son el sinterizado y el pegado. Los electrodos sinterizados son producidos por el depósito del material activo en los intersticios de una matriz metálica porosa. Los electrodos pegados se hacen con partículas de hidróxido de níquel en contacto con una red conductora o sustrato, más comúnmente de níquel espuma o de acero inoxidable perforado revestido con níquel. Varias variantes de estos electrodos existen e incluyen plástico unidos a electrodos de níquel, que pueden utilizar grafito como un conductor de micro y pegados electrodos de fibra de níquel, que utilizan partículas de hidróxido de níquel cargados en una alta porosidad, la fibra de níquel conductora o esponja de níquel. Los electrodos sinterizados son de menor uso a comparación de los electrodos pegados debido al costo asimismo este ultimo proporciona una carga significativamente mayor.

El proceso particular utilizado para la fabricación de electrodos puede tener un impacto significativo sobre el rendimiento del electrodo.

Los sinterizados son sustratos positivos y se construyen mediante la aplicación de una suspensión de polvo de níquel a una base de acero niquelado, seguido a una alta temperatura. Este proceso hace que las partículas individuales de níquel para soldar en sus puntos de contacto, lo que resulta en un material poroso que es aproximadamente 80% de volumen abierto y 20% de metal sólido. El material sinterizado se impregna con el material activo al sumergirlo en una solución ácida de nitrato de níquel, seguido por conversión en hidróxido de níquel en una reacción con hidróxido de metal alcalino. Después de la impregnación, el material se somete a la formación electroquímica. Los electrodos pegados pueden hacerse mediante la mezcla de varios polvos, tales como partículas de hidróxido de níquel, aglutinantes y otros aditivos en una suspensión y aplicar la mezcla a una rejilla conductora.

Los métodos de producción para la fabricación de polvo de hidróxido de níquel son es una reacción de precipitación y se describe el material produciendo hidróxido de níquel mediante la combinación de una sal de níquel con un hidróxido de hidróxido de níquel precipitado. Al igual que la formación de electrodo, el método para fabricar el material activo de níquel puede tener un impacto significativo sobre las propiedades y el rendimiento del electrodo.

Material de hidróxido de níquel debe tener alta capacidad y un prolongado ciclo de vida. Se han encontrado mediante la formación de hidróxido de níquel con una densidad aparente de 1.4-1.7 g/cm3, una densidad aparente de aproximadamente 1.8-2.3 g/cm3, y un intervalo de tamaño medio de aproximadamente 5-50 micras. Excelentes resultados también se han encontrado haciendo un hidróxido activo, níquel con una alta densidad de empaquetado y una estrecha distribución de tamaño, tal como puede estar provisto de partículas sustancialmente esféricas que tienen un tamaño medio de partícula de aproximadamente 10 μ y una densidad de corriente de aproximadamente 2,2 g / cc. Pasta hecha con este tipo de material activo tiene una buena fluidez y uniformidad, lo que es posible fabricar alta capacidad, los electrodos uniformemente cargados. El uso de este tipo de material activo también mejora la utilización y capacidad de descarga. Sin embargo, si las condiciones del proceso no se controlan cuidadosamente, el precipitado resultante puede ser de forma irregular y tiene una densidad de corriente baja. Los electrodos formados con hidróxido de níquel de baja densidad carecerá de alta capacidad y alta densidad de energía. Las condiciones inadecuadas de proceso también se puede producir un polvo que es demasiado fino. Un polvo muy fino aumentará la adsorción de agua en la superficie de las partículas, lo que requiere tiempos ya filtrado. Además, si las condiciones del proceso no se controlan adecuadamente, las partículas precipitadas se pueden formar con una distribución de tamaño de partícula excesivamente ancho (de 1 a cientos de micras). Hidróxido de níquel hecho con una distribución de tamaño de partícula excesivamente ancho puede requerir

tratamiento adicional, tal como pulverización, para que sea útil. Por estas y otras razones, el polvo activo que tiene una baja densidad, forma irregular y / o distribución del tamaño de pobre es indeseable para el uso en una batería de níquel de alta capacidad de hidruro metálico.

Para producir alta densidad, polvo de hidróxido de níquel sustancialmente esférico, cuidadosamente controlado condiciones de proceso se utilizan para las semillas y gradualmente crecer partículas de hidróxido de níquel. Aunque las condiciones del proceso pueden variar, generalmente el proceso implica la combinación de una sal de níquel con un ion amonio para formar un complejo de níquel-amonio. El complejo de níquel-amonio se descompone, típicamente con sosa cáustica, que gradualmente precipitar hidróxido de níquel. Sin embargo, esta velocidad de reacción es difícil de controlar, por lo que se han incorporado métodos para separar ciertos pasos en el proceso de producción. Un método para la preparación de hidróxido de níquel a partir de un níquel sulfato de solución utilizando un reactor de amina por separado o alejado. Sulfato de níquel se mezcló con hidróxido de amonio en el reactor aislado amina para formar un complejo de amonio níquel. El complejo de amonio níquel se retira del reactor y se envía a un segundo recipiente de mezcla o reactor donde se combina con una solución de hidróxido de sodio para obtener hidróxido de níquel. Las partículas de hidróxido de níquel a continuación, se puede conformar en un electrodo pegado con aglutinantes adecuados, aditivos, polvos conductivos, etc El electrodo se combina entonces con un electrodo negativo, el separador y un electrolito adecuado para formar una batería de almacenamiento de hidrógeno. Una forma útil de la batería de almacenamiento de hidrógeno es el tipo de sellado. Este tipo de baterías son particularmente ventajoso, ya que son libres de mantenimiento. Sin embargo, baterías selladas de almacenamiento de hidrógeno son vulnerables a la degradación durante la descarga y recarga, sobre todo, durante la sobrecarga y sobredescarga. Durante sobrecarga el electrodo positivo produce oxígeno y luego se recombina en el electrodo negativo con hidrógeno. Este calentamiento localizado a su vez reduce el potencial de evolución de oxígeno en la superficie del electrodo positivo y por lo tanto provoca el desprendimiento de gas exceso que se produzca durante la sobrecarga, principalmente de gas hidrógeno. El resultado final es una acumulación y de ventilación de hidrógeno resultante de gases que se generan a un ritmo más rápido que puede ser recombinado dentro de la batería. Como consecuencia, la ventilación de hidrógeno sistemáticamente reduce el ciclo de vida de la batería a través de la oxidación del material activo negativo y la desintegración material activo, la pérdida de electrólito, así como capacidad de la célula, el aumento de impedancia de la pila debido al separador en seco a cabo, y los efectos del equilibrio entre el sobrecarga y sobre-descarga de los embalses.

Para reducir el potencial de oxidación del material activo negativo y minimizar el desprendimiento de gas, la práctica actual es que las pilas de almacenamiento de hidrógeno que son positivos, por ejemplo limitado, tienen una capacidad de electrodo positivo, que es menor que la capacidad del electrodo negativo. El exceso de capacidad negativa impide el electrodo negativo se convierta totalmente cargada y, preferiblemente, permite que el oxígeno producido en el electrodo positivo para recombinar fácilmente en la superficie del electrodo negativo según las reacciones siguientes:

2 21 14 2

OH O H O e- -® + + (Electrodo positivo)

2 21 14 2

MH O M H O+ ® + (Electrodo positivo)

Sin embargo, el electrodo positivo que limita la batería por sí sola no impide que la falla prematura debido a complicaciones de una sobrecarga o sobredescarga.

Existen otros mecanismos que pueden conducir a la falla prematura de la batería.

En un electrodo tipo níquel pegado para una batería de almacenamiento alcalina, el substrato conductor puede hacerse mediante la formación de un recubrimiento de níquel-sobre una espuma de uretano de base que tiene un alto grado de porosidad. El uretano se quema después en una etapa de recocido dejando un bastidor esqueleto de níquel de los poros. Estos poros pueden ser varios cientos de milímetros de diámetro y se puede llenar con un gran número de partículas de material activo en cada poro del sustrato de espuma. Cuanto mayor sea el tamaño de poro mayor es el número de partículas de material activo por los poros. Sin embargo, el tamaño de poro también puede afectar a la distancia entre las partículas, y la distancia entre las partículas y el substrato conductor. Un tamaño de poro sin optimizar puede conducir a una mayor resistividad del electrodo reduciendo así la utilización de los materiales activos.

Con el fin de reducir los electrodos aditivos distintos de resistividad se pueden añadir al polvo de material activo, como el cobalto metálico o compuestos de cobalto. Subsiguiente formación eléctrica de la batería hace que el cobalto metálico antes mencionada y compuestos de cobalto para ser oxidados a β-COOOH por la carga, aumentando así la conductividad del electrodo y mejorar la utilización de los materiales activos. Estos aditivos, que comprenden tanto como 5-15%, crear una red conductora entre partículas adyacentes material activo y el sustrato de espuma.

Sin embargo, incluso cuando la adición correcta de cobalto metálico o compuestos de cobalto como agentes conductoras se proporciona en la pasta positiva, todavía puede haber problemas con el electrodo positivo pegado cuando se utilizan en una batería de almacenamiento alcalina. Por ejemplo, la eficiencia del material activo positivo en el

electrodo puede ser afectada durante la carga bajo condiciones de alta temperatura. Durante la formación de la batería los aditivos de cobalto se disuelven en la solución electrolítica alcalina y de re-depósito como el hidróxido de cobalto en la superficie del material activo. Sin embargo, cuando los depósitos de hidróxido de cobalto, que no ocurra de manera uniforme, causando la segregación en la superficie del electrodo y sólo una pequeña parte de los difunde hidróxido de cobalto en el poro, lo que reduce la conductividad del electrodo. Además, la carga positiva a temperaturas elevadas también disminuye el oxígeno sobre-tensión potencial en el electrodo positivo. Esta disminución en el oxígeno para controlar el voltaje posibles cambios en el punto donde la reacción secundaria en la que se produce el desprendimiento de oxígeno y como consecuencia disminuye las características de eficiencia de carga del material activo.

En los últimos años, el trabajo se ha dedicado mucha al electrodo positivo pegado en un esfuerzo para tratar de reducir la cantidad de aditivos de cobalto en la pasta positiva reduciendo así el coste de la batería. Sin embargo, la reducción de estos aditivos conductores también ha llevado a la vida del ciclo pobre, mayor la presión interna y la pérdida de capacidad.

Como resultado de lo anterior, existe una necesidad de una batería alcalina que reduce la cantidad de aditivos de cobalto en un almacenamiento alcalina mientras se mantiene el ciclo de vida comparables, rendimiento de las células y el equilibrio de carga.

PARTE EXPERIMENTAL:

Masa: 13g ∆V = 0.56 V

Medida del tubo de la Pila: Largo 2.98 cm y Diámetro: 0.85 cm

Cilindro del cátodo: Largo : 0.05 cm y Diámetro: 0.06 cm.

Componentes de la Pila

La carcasa es de acero enchapado de níquel

Grafito conduce la electricidad, catalizador de Ag que reduce la presión química acumulada, dióxido de manganeso para el cátodo, sulfato de bario liga los ingredientes catódicos, Zinc para el ánodo, agente de gel para la suspensión de las partículas Zn e hidróxido de potasio.

BIBLIOGRAFIA:

http://www.abcpedia.com/pila/pila.htm

http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/1629125/Baterias-Recargables-y-El-Efecto-Memoria___-Informate_.html

http://twenergy.com/productos-para-ahorrar-energia/que-son-las-pilas-recargables-116

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Baterias-Ni-Cd.php