Algunas aplicaciones de las reacciones redox: Baterias

Transcripción

1 Algunas aplicaciones de las reacciones redox: Baterias Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa Facultad de Quimica UNAM QU ÍM IC A A N A LÍTIC A I C LAV E 1402 G rupo 13, s em es tre

2 Baterias secas. Celda de Leclanche Catodo Zn Zn e- Anodo e- + 2 NH 4 + MnO 2 Mn 2 O 3 NH 3 + OH 2 Zn + 2 NH MnO 2 Zn NH Mn 2 O 3 OH 2 E 0 anodo = -0.76V E 0 = V (basico) catodo V (acido) Como la pasta que contiene el NH 4 Cl tambien contiene almidon, se degrada con el tiempo de vida util de la bateria y no se puede inducir la reaccion en sentido contrario. De las primeras baterias comerciales de produccion masiva. No tiene un componente fluido.

3 Baterias humedas de uso general. Celdas alcalinas. Zn MnO 2 KOH ZnO Mn 3 O Reaccion similar a la celda de Leclanche, pero utiliza como electrolito un hidroxido alcalino en disolucion acuosa (KOH). Como la conduccion de los electrones se da a traves del electrolito, este cambia su composicion y se degrada, por lo que la induccion de la reaccion inversa no es posible al terminar la vida util de la celda.

4 Celdas de Mercurio e e- + 2 Zn(Hg) OH- ZnO OH 2 HgO OH 2 Hg OH- + + Zn(Hg) HgO ZnO Hg Anodo Catodo E 0 anodo = -0.76V E 0 catodo = V Como no existen cambios en la composicion del electrolito, ya que en la reaccion global solo se involucran solidos y elementos, la bateria suminstra un voltaje mas constante que la celda de Leclanche, tiene una capacidad mayor y vida mas larga. Aplicaciones: Marcapasos, relojes electricos, fotometros, etc.

5 Acumuladores de plomo-acido Catodo e- Pb SO PbSO e- + 2 PbO 2 H + SO PbSO 4 OH Anodo Pb PbO 2 H + SO PbSO 4 OH 2 E 0 anodo = V E 0 catodo = V Es un conjunto de 6 celdas identicas, con una disolucion de H 2 SO 4 que actua como electrolito. A diferencia de las celdas de Leclanche, de mercurio y alcalinas, se puede inducir la reaccion inversa al aplicar un voltaje externo al anodo y al catodo (electrolisis), y por lo tanto se puede recargar.

6 Sobrerecarga de acumuladores de plomo-acido Induccion de formacion de Pb(II) y Pb(IV) con la aplicacion de voltaje externo. ( pasar corriente ) e- + 4 Pb 2 OH PbO 2 H Pb H 2 SO 4 PbSO 4 2 e- + 2 H e- + 6 Pb H 2 SO 4 OH 2 PbO 2 PbSO 4 H + Se induce esta reaccion por electrolisis al recargar la bateria. 2H 2 O <------> 2H 2 + O 2 Mezcla explosiva

7 Celdas de litio (principios basicos) El Li tiene el potencial de reduccion mas negativo (por lo tanto es el reductor mas fuerte de todos los metales). Se usa un electrolito no acuoso, que permite el flujo de iones Li + del anodo al catodo, a la vez que separa los electrodos (Li es demasiado reactivo como para ponerse en contacto directo). Electrolitos: Disolventes aproticos y lo suficientemente polares para disolver las sales de Li. Se evtia utilizar disoluciones acuosas, ya que el Li reacciona con el agua para formar H 2. Ejemplos: Acetonitrilo, Dioxano, Butirolactona, DMSO, THF.

8 Celdas de litio (ejemplo) Reaccion principal de Li-ion Reaccion en la celda tipo Anodo e- LiC 6 (s) Li + (solv) C(s) + CoO 2 (s) Li + (solv) + e- LiCoO 2 (s) Catodo + 6 (s) + (s) LiC 6 (s) CoO 2 (s) C LiCoO 2 E 0 anodo = V V E 0 catodo = V La reaccion es reversible al aplicarle corriente en direccion inversa y la vida util es muy larga, ya que los electrolitos organicos tardan mas en degradarse que los electrolitos acuosos.

9 Celdas de combustible. Anodo 2H 2 (g) + 4OH - (ac) <-----> 4H 2 O (l) + 4 e - Catodo O 2 (g) + 2H 2 O (l) + 4 e - <-----> 4OH - (ac) O 2 (g) + 2H 2 (g) <-----> 2H 2 O (ac) E 0 anodo = V E 0 catodo = V Se utilizan catalizadores de Ni en el anodo y de Ni y NiO en el catodo. En los modelos mas recientes tiene una etapa reformadora de gas natural, metanol, metano, etc. para producir hidrogeno. Amigables con el ambiente al no tener residuos.

10 Tecnologia post-holocausto (!!??)