Tipus de Cel·les Electroquímiques: Piles, Acumuladors i Cèl·lules de Combustible

Classificació de Cel·les Electroquímiques segons Reversibilitat

Segons si la reacció redox té lloc a la cel·la és reversible o no, tenim:

• Piles: La reacció redox és irreversible. Un cop esgotats els reactius, acaba la reacció i la producció d'energia elèctrica.
• Acumuladors: La reacció redox no és reversible. Si des de l'exterior es genera una d.d.p. superior a la produïda per la pila, les reaccions que s'hi produeixen s'inverteixen i originen els reactius inicials: la cel·la es recàrrega i pot tornar a subministrar energia elèctrica.

Tipus Específics de Cel·les Galvàniques

A. Pilas Seca

És la pila més barata que hi ha al mercat. Està constituïda per:

• Ànode: Un recipient cilíndric de Zn (zinc), recobert amb una pel·lícula de mercuri per la cara interna.
• Càtode: Una barra de grafit.
• Electròlit i Materials: L'espai entre l'ànode i el càtode és omplert per MnO₂ (oxidant), NH₄Cl (electròlit), ZnCl₂ (manté la humitat) i midó (barreja que agafa una consistència pastosa).

Característiques: FEM = 1,5V, la d.d.p. no és constant.

B. Pila Alcalina

Basada en el model de la pila seca, però l'electròlit NH₄Cl és substituït pel KOH.

• L'ànode es troba en un recipient d'acer.
• L'oxidant (MnO₂) es situa al voltant de la carcassa d'acer, amb el grafit (càtode).

Característiques: FEM = 1,5V, però la d.d.p. és constant.

C. Acumulador de Plom

Tipus de cel·la galvànica utilitzada a les bateries dels cotxes.

• Format: Unes plaques de plom enreixades, amb uns espais buits amb Pb esponjós (ànode) i diòxid de Pb(II) (càtode).

Característiques: FEM = 2V (per 6 acumuladors = 12V).

D. Piles Fotovoltaiques

Obtenció d'energia elèctrica (E) a partir de l'energia lluminosa (E lluminosa).

• Components: Vidre cobert de partícules de diòxid de titani (ànode) tintat amb un colorant que té ruteni, el qual allibera electrons (e⁻) al diòxid de Ti.
• Aquests electrons van fins a un càtode de vidre amb ions iodur que retornen els e⁻ a l'ànode.

E. Piles de Combustible

Generador de corrent elèctric continu: l'energia química de les molècules del combustible és transformada en energia elèctrica mitjançant una reacció redox.

Funcionament Bàsic

• En l'ànode es produeix l'oxidació del combustible.
• En el càtode es produeix la reducció de l'oxigen.

A diferència de les piles convencionals, reben un subministrament continu de reactius i eliminen en continu els productes de les reaccions. La més desenvolupada és la pila d'hidrogen.

Avantatges i Inconvenients de la Pila d'Hidrogen

Avantatges

• No hi ha combustió (no contamina).
• Els vehicles són silenciosos.
• El consum i manteniment és inferior al dels cotxes convencionals.
• L'hidrogen és el 3r element més abundant.

Inconvenients

• Cost elevat de producció.
• Pes i volum massa grans.
• Els catalitzadors són metalls nobles molt cars.
• Els processos d'obtenció de l'hidrogen són molt costosos.
• Manca d'infraestructures.