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Contenido. 1. Definición 2. Celdas galvánicas: las pilas 3. Células electrolíticas 4. Pilas de combustible. 1. Definición. 1. Definición. La electroquímica estudia la transformación entre la energía química y la eléctrica. Reacción espontánea. pila galvánica o batería. - PowerPoint PPT Presentation
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Contenido
1. Definición2. Celdas galvánicas: las pilas3. Células electrolíticas4. Pilas de combustible
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Definición1
1. Definición
La electroquímica estudia la transformación entre la energía química y la eléctrica.
Reacción espontánea
Reacción inducida
pila galvánica o batería
electrolisismediante corriente eléctrica
1. Definición
Características comunes de los procesos
Componentes
Conductor eléctrico Conductor iónico
Electrodos(intermediario)
Se trata de procesos asociados a las interfases
Fuerza impulsora: potencial electroquímico
µ = µ + zFØ~
Celdas galvánicas: las pilas2
2. Celdas galvánicas: las pilas
Cálculo del potencial redox de semicelda
aA + bB + n[e]- + h[H]+ cC + dD
Ecuación de Nernst
potencial estándar
potencial debido a concentración
potencial debido a pH
Se producen reacciones redox de forma espontánea
2. Celdas galvánicas: las pilas
Se produce la
oxidaciónSe produce la
reducción
Componentes de una celda galvánica
ÁNODO (-) CÁTODO (+)
Puente salino
anolito catolito
2. Celdas galvánicas: las pilasNomenclatura IUPAC de las pilas
M(s) MX(aq) M’X’(aq) M’(s)
ánodo cátodo
indica separación de fases
puente salino
membrana permeable a iones
Ej.: Zn(s) ZnSO4(1M, aq) CuSO4(1M, aq) Cu(s)
Obtención del potencial estándar (Eo)
2. Celdas galvánicas: las pilas
Electrodo estándar
de hidrógeno
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Aplicaciones
Pilas alcalinas para dispositivos portátiles
2. Celdas galvánicas: las pilas
Baterías recargables de ion litio
en las baterías recargables el proceso inversodebe ser exactamente idéntico al directo
Baterías de plomo para automóviles
Pilas de combustible
Pb(s) H2SO4(conc., aq) PbO2(s)
Células electrolíticas3
3. Células electrolíticas
Se producen reacciones redox por aplicación de un sobrepotencial (η) al sistema
η = ΔФ - ΔФcel
potencial real del sistema (aplicado)
potencial de equilibrio del
sistema
es el proceso inverso al de una celda galvánica
La corriente eléctrica neta depende de forma exponencial de la sobretensión aplicada
ecuación de Butler – Volmer
i = io exp
Cálculo de la corriente eléctrica
αFηRT
(1-α)FηRT
– exp
corriente anódica
corriente catódica
3. Células electrolíticas
3. Células electrolíticas
Componentes del sistema electrolítico
Se produce la
oxidación
ÁNODO (+)
Se invierten los signos de los electrodos
Se produce la
reducción
CÁTODO (-)
Cuo Cu2+ + 2e- 2H2O + 2e- H2 + 2OH-
NaCl0.1M
H2
Pt
+ -
puente salino
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3. Células electrolíticas
Aplicaciones
Producción de metales: Na, Li, Al, K y Mg
Producción de NaOH, NaClO, NaClO3 y KClO3
Galvanoplastia
Elementos decorativos
Protección ante la corrosión
Purificación de metales
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Pilas de combustible4
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4. Pilas de combustible
Se trata de celdas galvánicas en las que existe alimentación continua de los reactivos
Habitualmente H2 (o un precursor) y O2 (aire)
Clasificación
Alcalina (AFC)
Membrana de intercambio de protones (PEMFC)
Metanol directo (DMFC)
Óxido sólido (SOFC)
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Componentes de una pila de combustible
4. Pilas de combustible
Entrada decombustible Entrada de
oxidante
ionespositivos
onegativos
Combustiblegastado y gases
de salida
Oxidantegastado y gasesde salida
ÁNODO CÁTODOELECTROLITO(conductor iónico)
H2 O2
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Aplicaciones
Generación de electricidad en lugares remotos
4. Pilas de combustible
(naves espaciales, localizaciones rurales…)
Aplicaciones de cogeneración en viviendas y hospitales (uso combinado de calor y electricidad)
Vehículos eléctricos
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CONCLUSIONES
La electroquímica estudia la transformación dela energía química en energía eléctrica.
química eléctrica CELDA GALVÁNICA
eléctrica química ELECTROLISIS
Aplicaciones muy variadas: sistemas portátiles,síntesis química, pilas de combustible…
