¿Cómo se obtiene la energía de las pilas?

¿Cómo se obtiene la energía de las pilas?

Capacidad de una pila

Una pila electroquímica produce electricidad con dos metales diferentes en una sustancia química llamada electrolito. Un extremo de la pila está unido a uno de los metales y el otro al otro. Una reacción química entre los metales y el electrolito libera más electrones en un metal que en el otro.

El metal que libera más electrones desarrolla una carga positiva, y el otro metal desarrolla una carga negativa. Si un conductor eléctrico, o cable, conecta un extremo de la pila con el otro, los electrones fluyen a través del cable para equilibrar la carga eléctrica.

Una carga eléctrica es un dispositivo que utiliza la electricidad para realizar un trabajo. Si se coloca una carga eléctrica -como una bombilla incandescente- a lo largo del cable, la electricidad puede realizar un trabajo al fluir por el cable y la bombilla. Los electrones fluyen desde el extremo negativo de la pila a través del cable y la bombilla y vuelven al extremo positivo de la pila.

La electricidad debe tener un camino completo, o circuito eléctrico, antes de que los electrones puedan moverse. El interruptor o botón de encendido y apagado de todos los aparatos eléctricos cierra (enciende) o abre (apaga) un circuito eléctrico en el aparato. Al encender o apagar una luz se abre un circuito y los electrones no pueden fluir a través de la luz. Al encender una luz se cierra un circuito, lo que permite que la electricidad fluya desde un cable eléctrico, a través de la bombilla, y luego a través de otro cable.

Qué tipo de energía hay en una batería Energía potencial o cinética

La red eléctrica funciona en base a un delicado equilibrio entre la oferta (generación) y la demanda (uso del consumidor). Una forma de ayudar a equilibrar las fluctuaciones de la oferta y la demanda de electricidad es almacenar la electricidad durante los periodos de producción relativamente alta y de baja demanda, para luego devolverla a la red eléctrica durante los periodos de menor producción o mayor demanda. En algunos casos, el almacenamiento puede aportar ventajas económicas, de fiabilidad y medioambientales. Dependiendo de su grado de implantación, el almacenamiento de electricidad podría ayudar a que la red eléctrica funcione de forma más eficiente, a reducir la probabilidad de caídas de tensión durante los picos de demanda y a permitir que se construyan y utilicen más recursos renovables.

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El almacenamiento de electricidad puede aportar beneficios medioambientales indirectos. Por ejemplo, el almacenamiento de electricidad puede utilizarse para ayudar a integrar más energía renovable en la red eléctrica. El almacenamiento de electricidad también puede ayudar a que las instalaciones de generación funcionen a niveles óptimos y a reducir el uso de unidades de generación menos eficientes que, de otro modo, sólo funcionarían en horas punta. Además, la capacidad añadida que proporciona el almacenamiento de electricidad puede retrasar o evitar la necesidad de construir más centrales eléctricas o infraestructuras de transmisión y distribución.

Principio de la batería de iones de litio

Una pila tiene tres componentes principales: dos terminales de sustancias químicas diferentes (normalmente metales), el ánodo y el cátodo, y el electrolito, que separa estos terminales. El electrolito es un medio químico que permite el flujo de carga eléctrica entre el cátodo y el ánodo. Cuando se conecta un dispositivo a una batería -una bombilla o un circuito eléctrico- se producen reacciones químicas en los electrodos que crean un flujo de energía eléctrica hacia el dispositivo.

Más concretamente: durante una descarga de electricidad, la sustancia química en el ánodo libera electrones al terminal negativo e iones en el electrolito a través de lo que se llama una reacción de oxidación. Mientras tanto, en el terminal positivo, el cátodo acepta electrones, completando el circuito para el flujo de electrones. El electrolito está ahí para poner en contacto las diferentes sustancias químicas del ánodo y del cátodo, de manera que el potencial químico pueda equilibrarse de un terminal al otro, convirtiendo la energía química almacenada en energía eléctrica útil. “Estas dos reacciones se producen simultáneamente”, explica Allanore. “Los iones transportan la corriente a través del electrolito mientras los electrones fluyen en el circuito externo, y eso es lo que genera una corriente eléctrica”.

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Historia de las baterías

Una batería de iones de litio (Li-ion) es una tecnología avanzada de baterías que utiliza iones de litio como componente clave de su electroquímica. Durante un ciclo de descarga, los átomos de litio del ánodo se ionizan y se separan de sus electrones. Los iones de litio salen del ánodo y atraviesan el electrolito hasta llegar al cátodo, donde se recombinan con sus electrones y se neutralizan eléctricamente. Los iones de litio son lo suficientemente pequeños como para poder moverse a través de un separador micropermeable entre el ánodo y el cátodo. En parte debido al pequeño tamaño del litio (sólo superado por el hidrógeno y el helio), las baterías de iones de litio son capaces de tener un voltaje y un almacenamiento de carga muy altos por unidad de masa y de volumen.

Las baterías de iones de litio pueden utilizar diferentes materiales como electrodos. La combinación más común es la de óxido de cobalto de litio (cátodo) y grafito (ánodo), que es la que se encuentra más comúnmente en los dispositivos electrónicos portátiles, como los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles. Otros materiales del cátodo son el óxido de manganeso de litio (utilizado en los automóviles eléctricos e híbridos) y el fosfato de hierro de litio. Las baterías de iones de litio suelen utilizar éter (una clase de compuestos orgánicos) como electrolito.

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