Generador electroquímic

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Esquema d'una cel·la galvànica de Zn-Cu.

Un generador electroquímic és un tipus de generador elèctric que converteix directament l'energia química emmagatzemada en substàncies químiques en un corrent elèctric, mitjançant una reacció química,[1] sense passar per altres tipus d'energia com energia tèrmica, mecànica o magnètica.

El primer generador electroquímic va ser la pila de Volta. El seu desenvolupament ha estat molt ampli a causa de les aplicacions tan diverses i quotidianes que posseeixen.

El més senzill dels generadors electroquímics és la cel·la electroquímica que genera un corrent elèctric amb una diferència de potencial o força electromotriu d, aproximadament 1 2 volts, a partir d'una reacció d'oxidació-reducció.

Generadors oberts i tancats[modifica]

Una classificació simple dels generadors electroquímics els divideix en funció de si els reactius s'emmagatzemen dins o fora del propi dispositiu: [2]

  • Oberts: Intercanvien matèria amb l'entorn, és a dir, el generador només conté els elements per a la transformació d'energia però no emmagatzema els reactius que han d'arribar des de l'exterior. S'empren sobretot quan algun dels reactius és un gas. Un exemple és la pila de combustible.
  • Tancats: Només intercanvien energia amb l'entorn, doncs tots els reactius estan dins del propi sistema. És el cas més freqüent de piles i bateries.

Tipus de generadors electroquímics i les seves diferències[modifica]

També podem tipificar-los per algunes de les seves característiques, com el fet de ser sistemes simples (cel·la o element) o compostos (bateries), o també per la seva capacitat per ser regenerats o "recarregats" després de l'esgotament produït després del seu ús (possible en els acumuladors però no en les piles normals).

Encara que no sempre s'usen amb propietat aquests termes, convé especificar el seu significat i les seves diferències:

  • Pila elèctrica és qualsevol dispositiu, generalment petit, que converteix energia química en energia elèctrica per un procés químic transitori.[3] Generen un corrent des del primer moment sense necessitat d'un procés de "càrrega inicial", però una vegada esgotades, no admeten la seva reutilització. En sentit estricte, és un conjunt de diversos elements o cel·les voltaiques, apilats verticalment i connectats en sèrie per obtenir un corrent de major voltatge, com la pila de Volta que mostra el dibuix de la dreta.
cel·la electroquímica (element) Bateria de sis elements Generador obert
Cel·la fotovoltaica amb pont salí
Bateria d'automòbil
Pila de combustible d'hidrogen
Cel·la fotovoltaica amb pont salí
(aprox. 1,5 V)
Bateria d'automòbil
(acumulador de 12 V.)
Pila de combustible
de hidrogen (12 V)
  • Bateria és un conjunt de diversos elements o cel·les voltaiques, agrupats horitzontalment i connectats en sèrie per obtenir el mateix corrent a un voltatge més alt , com la bateria d'automòbil. De vegades s'usa aquest terme com a sinònim de pila o de generador elèctric.
  • Acumulador és una cel·la electroquímica secundària que pot emmagatzemar energia elèctrica per posteriorment generar un corrent elèctric. Els seus components són similars als de les piles però inicialment requereixen un procés de "càrrega" (fer passar un corrent a través d'ella per generar les substàncies químiques capaces de fer-la funcionar durant la "descàrrega"). Alguns exemples són les piles o bateries recarregables.
Piles d'un sol ús Bateria recarregable Aplicació de la pila de combustible
Piles alcalines
Bateria d'ió liti
Mercedes-Benz F-Cell
Piles alcalines de
diferent grandària i voltatge.
Bateria d'ió liti
(acumulador recarregable)
Cotxe amb motor elèctric
alimentat per pila de combustible

Agrupaments de generadors[modifica]

Encara que es poden establir connexions mixtes, hi ha dues formes bàsiques d'agrupar o connectar entre si els elements o generadors electroquímics: [4]

Connexió en sèrie[modifica]

S'uneix l'elèctrode negatiu d'un element amb l'elèctrode o pol positiu del següent. La força electromotriu del conjunt equival a la suma de totes elles. Permet obtenir majors diferències de potencial encara que la resistència interna del conjunt també és la suma de les resistències de tots els elements.

Agrupacions de generadors
En sèrie En paral·lel
Generadors en sèrie
Generadors en paral·lel
Veq = V1+V2+V3+V4 =
1,5 V+1,5 V+1,5 V+1,5 V = 6,0 V
Veq = V1 = V2 = V3 = V4 = 1,5 V (llarga durada)

Connexió en paral·lel[modifica]

S'uneixen tots els elèctrodes negatius entre si i també tots els elèctrodes o pols positius entre si. La força electromotriu del conjunt equival a la de cadascuna d'elles, si són totes iguals. El conjunt té menys resistència interna i més durada.

Referències[modifica]

  1. id = fovdRFMao-AC & pg = PA162 Física i Química 1º Batxillerat. Dolç M ª Andrés Cabrerizo, Juan Luis Antón Bozal, Javier Barri Pérez. Editex. ISBN 8497713354. Pág.162
  2. Electroquímica moderna. Volum 2. John O M Bockris, Amulya K. N. Reddy. Editorial Reverté, 1980. ISBN 8429170561. Pàg. 1461
  3. DICCIONARI DE LA LLENGUA ESPANYOLA - Vintena segona edició. Real Acadèmia Espanyola de la Llengua.
  4. Electromecànica de precisió: tècnica dels petits aparells electromecànics. R. Mimeur. Editorial Reverté, 2005. ISBN 8429130608. Pàg. 66

Vegeu també[modifica]

Enllaços externs[modifica]

  • Electrotècnia. - Fascicle nº 6, Any 1963. - Generadors electroquímics. - Piles I Acumuladors. - Etc. Edicions Afha.
  • Generadors de CC. ELECTROTÈCNIA, MÒDUL DOS. U. 2: CIRCUITS ELÈCTRICS. ANÀLISI FUNCIONAL. Pàg 11
  • Energy in space - Electrochemical generators. Buscarlet, E. École Nationale Supérieure d'Electrochimie, Saint-Martin-d'Heres, Isère, France. International Astronautical Federation, International Astronautical Congress, 26th, Lisbon, Portugal, Set. 21-27, 1975, 9 p.