Se llama batería primaria a un dispositivo que genera corriente mediante una reacción redox, que también se puede decir que es un dispositivo que convierte la energía química en energía eléctrica. Algunas baterías primarias pueden constituir baterías reversibles, mientras que algunas baterías primarias no son baterías reversibles. Cuando la batería primaria se descarga, se produce una reacción de oxidación en el electrodo negativo y una reacción de reducción en el electrodo positivo. Por ejemplo, una batería primaria de cobre y zinc también se llama batería Daniel. El electrodo positivo es un electrodo de cobre sumergido en una solución de sulfato de cobre; el electrodo negativo es una placa de zinc sumergida en una solución de sulfato de zinc. Las dos soluciones de electrolitos están conectadas por un puente salino y los dos polos están conectados por cables para formar una batería primaria. Las baterías secas de uso común se fabrican según el principio de las baterías primarias.
Tanto las celdas galvánicas como las electrolíticas se basan en reacciones redox que se producen en la interfaz de contacto entre conductores electrónicos (como los metales) y conductores iónicos (como las soluciones electrolíticas). [1]
Nombre chino
Batería primaria
Nombre extranjero
Batería principal[1]
Voltaica celda[2]
Principio
Un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica
Uso de propiedades
Diferencia de potencial de electrodo entre electrodos
p>El periodo de la invención
Fin del siglo XVIII
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Introducción
Descubrimiento
El La invención de la batería galvánica se remonta a finales del siglo XVIII, cuando el biólogo italiano Galvani estaba realizando el famoso experimento de la rana y se descubrió que las ancas de la rana se contraían cuando se tocaba un bisturí de metal. El famoso Volta creía que esto se debía a la estimulación eléctrica generada entre el metal y el fluido tisular (solución electrolítica) de las ancas de rana. En 1800, Volta diseñó un dispositivo llamado pila voltaica basado en esto, con zinc como electrodo negativo, plata como electrodo positivo y agua salada como solución electrolítica. En 1836, Daniel inventó la primera batería práctica del mundo, que se utilizó en las primeras luces de señalización ferroviaria.
Esquema de la batería Daniel
Principio de funcionamiento
La reacción primaria de la batería es una reacción exotérmica, generalmente una reacción redox, pero es diferente de la reacción redox general. Sí, la transferencia de electrones no se completa mediante una colisión efectiva entre el oxidante y el agente reductor, pero el agente reductor pierde electrones en el electrodo negativo y sufre una reacción de oxidación. Los electrones se transportan al electrodo positivo a través del circuito externo. El oxidante gana electrones en el electrodo positivo y sufre una reacción de reducción. Esto completa la transferencia de electrones entre el agente reductor y el agente oxidante. El movimiento direccional de los iones en la solución entre los dos polos y el movimiento direccional de los electrones en el cable externo forman un circuito cerrado, lo que permite que los dos electrodos reaccionen continuamente, provocando un proceso ordenado de transferencia de electrones para generar corriente y realizar la conversión de sustancias químicas. energía en energía eléctrica.
El principio de funcionamiento de la batería primaria
Desde la perspectiva de la conversión de energía, la batería primaria es un dispositivo que convierte la energía química en energía eléctrica desde la perspectiva de la reacción química; El principio de la batería primaria es redox. Los electrones perdidos por el agente reductor en la reacción se transfieren al oxidante a través del cable externo, de modo que la reacción redox se desarrolla en los dos electrodos respectivamente.
Condiciones de formación
1. El material del electrodo está compuesto por dos metales con diferentes actividades metálicas o por un metal y otros materiales conductores (no metales o determinados óxidos, etc.).
2. La presencia de electrolitos.
3. Hay una conexión de cables entre los dos electrodos para formar un circuito cerrado.
4. La reacción que se produce es una reacción redox espontánea.
Siempre que se cumplan las tres primeras condiciones se podrá formar una batería primaria. Dado que se requieren fuentes de energía química para proporcionar corriente continua y estable, además de las tres condiciones constituyentes de una batería primaria, también requieren reacciones químicas espontáneas. En otras palabras, la fuente de energía química debe ser una batería primaria, pero es posible que las baterías primarias no siempre se utilicen como baterías químicas.
Premisa: La reacción total es una reacción química espontánea.
Electrodos comunes
a. Metales con diferente reactividad: como las baterías primarias de zinc y cobre, se utiliza zinc como electrodo negativo y cobre como electrodo positivo. >
b. Metales y no metales Metales (los no metales deben poder conducir electricidad): como las baterías secas de zinc-manganeso, el zinc se usa como electrodo negativo y el grafito como electrodo positivo;
c. Se utilizan metales y compuestos como: baterías de plomo-ácido, placas de plomo como electrodo negativo y dióxido de plomo como electrodos inertes. Al igual que las pilas de combustible de hidrógeno y oxígeno, los electrodos son todos de platino.