¿Es lo mismo una Pila que un Acumulador?

¿Qué es una Pila?

Una pila es un generador, que transforma la energía potencial química en energía eléctrica. Una vez que las pilas se agotan, no se pueden recargar, porque durante el funcionamiento de éstas se origina una reacción química irreversible.

¿Qué es un Acumulador?

Un acumulador es un dispositivo, que como su nombre lo dice, acumula energía y está echo a base de una reacción química que es reversible; es decir, que una vez descargados, se pueden recargar suministrándoles corriente.


Tipos de Pilas

Pila Leclanché o pila seca: Inventada por el químico francés Georges Leclanché en la década de 1860. Es la pila común de bastón no alcalina, suele ser de 1,5 voltios.

Pila alcalina: Es muy potente, tiene aproximadamente la capacidad de 3,5 pilas secas. Se ha ido mejorando con el tiempo, y ahora posee mucho menor contenido de metales pesados que en sus comienzos. Se presenta en forma de bastón.

Pilas de botón: Son las que se utilizan en aparatos de muy pequeños o de muy bajo consumo ya que, por su tamaño, éstas tienen poca capacidad. Hay varios tipos: la pila de zinc-óxido de mercurio, conocida normalmente como pila de mercurio, la pila de óxido de plata, que es la más utilizada, la pila de litio, que es más grande y plana que las otras y mucho más potente y duradera.

Pilas ácidas y alcalinas de óxido de manganeso: Es de uso común y generalizado en diferentes artefactos, algunas de ellas riesgosas por su contenido de mercurio.
Se encuentran en el mercado en distintos formatos tales como A, AA, AAA.
Categoría: Y29, Y34, Y35

Pilas de níquel-cadmio: Son recargables, contenidas en parte de las baterías usadas para teléfonos celulares, son particularmente dañinos para el medio ambiente debido principalmente a su contenido de cadmio.
Categoría: Y26

Baterías de plomo ácido: Utilizadas mayormente en automotores.
Categoría: Y34, Y31

Pilas de óxido de mercurio: Principalmente de formato botón, utilizadas en equipos especiales (por ejemplo cámaras fotográficas, relojes).
Categoría: Y29

Tipos de Acumuladores

Acumulador de plomo: Está constituido por dos electrodos de plomo que, cuando el aparato está descargado, se encuentra en forma de sulfato de plomo (II)(PbSO4) incrustado en una matriz de plomo metálico (Pb); el electrolito es una disolución de ácido sulfúrico. Este tipo de acumulador se sigue usando aún en muchas aplicaciones, entre ellas en los automóviles. Su funcionamiento es el siguiente:

Durante el proceso de carga inicial el sulfato de plomo (II) es reducido a plomo metal en el polo negativo, mientras que en el ánodo se forma óxido de plomo (IV) (Pb O2). Durante la descarga se invierten los procesos de la carga. El óxido de plomo(IV) es reducido a sulfato de plomo (II) mientras que el plomo elemental es oxidado para dar igualmente sulfato de plomo (II). Los electrones intercambiados se aprovechan en forma de corriente eléctrica por un circuito externo. Se trata por lo tanto de una conmutación. Los procesos elementales que trascurren son los siguientes:
PbO2 + 2H2SO4 + 2e- -> 2H2O + PbSO4 + SO4(-2)
Pb + SO4(-2) -> PbSO4 + 2e-
En la descarga baja la concentración del ácido sulfúrico porque se crea sulfato de plomo y aumenta la cantidad de agua liberada en la reacción. Como el ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad superior al ácido sulfúrico diluido, la densidad del ácido puede servir de indicador para el estado de carga del dispositivo.

Batería alcalina: En 1866 George Leclanché, inventa en Francia la “pila seca” (Zinc-Dióxido de Manganeso). Las pilas alcalinas (de “alta potencia” o “larga vida”) llevan cloruro de sodio o de potasio y duran más porque el zinc no está expuesto a un ambiente ácido como el que provocan los iones amonio en la pila convencional. Como los iones se mueven más fácilmente a través del electrolito, produce más potencia y una corriente más estable.

El voltaje de una pila alcalina es cercano a 1,5 v. Durante la descarga, las reacciones en la celda seca alcalina son :

Ánodo: Zn(S) + 2OH- (ac) -> Zn(OH)2(s) + 2e-
Cátodo: 2MnO2 (S) + 2H2O (l) + 2e- -> 2MnO (OH) (s) + 2 OH-(ac)
Global: Zn(s) +2 MnO2 (s) 2H2O(l) -> Zn(OH)2(ac) + 2MnO(OH) (s)
El ánodo está compuesto de una pasta de zinc amalgamado con mercurio (total 1%), carbono o grafito.

Baterías alcalinas de manganeso: Con un contenido de mercurio que ronda el 0,1% de su peso total. Es una versión mejorada de la pila anterior en la que se ha sustituido el conductor iónico cloruro de amonio por hidróxido potásico. La disposición del zinc y del óxido de manganeso (IV) es la contraria, situándose el zinc, ahora en polvo, en el centro. La cantidad de mercurio empleada para regularizar la descarga es mayor. Esto le confiere mayor duración, más constancia en el tiempo y mejor rendimiento. Suministra una fuerza electromotriz de 1,5 V.

El ánodo es de zinc amalgamado y el cátodo es un material polarizador que es en base a dióxido de manganeso, óxido mercúrico mezclado íntimamente con grafito. El electrolito es una solución de hidróxido potásico (KOH), el cual presenta una resistencia interna bajísima, lo que permite que no se tengan descargas internas y la energía pueda ser acumulada durante mucho tiempo.

Baterías Níquel-Hidruro (Ni-H): Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación de metal-hidruro. Cada célula de Ni-H puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,8 y 2,3 Ah.. Su densidad de energía llega a los 80 Wh/kg.

Baterías Níquel-Cadmio (Ni-Cd): Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidróxido de potasio. Esta configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada para su reutilización. Cada célula de NiCd puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,5 y 2,3 Ah. Su densidad de energía es de 50 Wh/kg.

Baterías Litio-Ion (Li-ion): Las Baterías Litio-Ion (Li-ion) utilizan un ánodo de Litio y un cátodo de Ion. Su densidad es de 115 Wh/kg.

Baterías Polímero de Litio (Li-poli): Son una variación de las Baterías Litio-Ion (Li-ion). Sus características son muy similares pero permiten una mayor densidad de energía, así como una tasa de descarga bastante superior.

Pilas de combustible: La pila de combustible no se trata de acumulador propiamente dicho aunque sí convierte energía química en energía eléctrica y es recargable. Funciona con hidrógeno. (Otros combustibles como el Metano o el Metanol son transformados previamente en hidrógeno).

Diferencia entre una Pila y un Acumulador:

La diferencia principal es que la pila funciona a través de una Reacción Química No Reversible, lo que hace que sean desechables, mientras que los acumuladores lo hacen a través de una Reacción Química Reversible, haciendo que sean recargables suministrándoles corriente. Otra diferencia es que la pila genera energía transformandola de Energía Química a Eléctrica, mientras que los acumuladores solo "guardan" la Energía Electrica.