Revisió del 12:24, 24 des 2017 modifica ArnauBot (discussió \| contribucions) Bots 660.208 edits Robot canvia plantilla Traducció a Millorar traducció ← Edició anterior		Revisió del 09:47, 26 des 2017 modifica desfés CarlesMartin (discussió \| contribucions) Administradors 433.710 edits Canvis menors, neteja, replaced: s'utilitza → es fa servir , de I → d'I, de O → d'O (2), en lloc de → en comptes de AWB Edició següent →
Línia 2: {{millorar traducció\|data=desembre de 2017}} {{Infotaula bateria \| imatge = [[Fitxer:Alkali battery 5.jpg\|250px]] \|peu=Piles alcalines \| EtoW = 40-60 [[Watt-hora\|Wh]]/[[kg]] Línia 15: Les piles i bateries alcalines utilitzen [[hidròxid de potassi]] com a [[electròlit]], en lloc de clorur ([[clorur d'amoni]] o [[clorur de zinc]]) de les piles salines (o piles de zinc-carboni) que ofereixen el mateix voltatge nominal i la mateixa grandària física. Altres sistemes de piles i bateries també utilitzen electròlits alcalins, però emplean diferents materials actius en els elèctrodes. En comparació de les piles salines (les de zinc-carboni, de [[Pila Leclanché\|Leclanché]] o les posteriors de [[clorur de zinc]]), encara que totes produeixen aproximadament 1,5 [[~~Volt\|volts~~volt]]s per cel·la o cèl·lula, les piles alcalines tenen una densitat d'energia major i una vida útil més llarga. En comparació de les piles d'òxid de plata, contra les quals habitualment competeixen les alcalines en el format de [[Pila de botó\|botó]], tenen menor densitat d'energia i menor durada, però també més baix cost. == Processos electroquímics dins la pila == [[~~File~~Fitxer:Alkaline-battery-english.svg\|miniatura\|370x370px\|Esquema d'una pila alcalina.]] En una pila alcalina, l'ànode (pol negatiu) està fet de pols de [[zinc]] (que permet una major superfície per augmentar la velocitat de la reacció i per tant augmentar el flux d'electrons) i el [[càtode]] (pol positiu) es compon de [[Òxid de manganès(IV)\|diòxid de manganès.]] Les piles alcalines són comparables a les piles de zinc-carboni, però la diferència és que les piles alcalines usen [[hidròxid de potassi]], (KOH), com a [[electròlit]] en comptes de [[clorur d'amoni]] o [[clorur de zinc]], en les piles salines. De manera simplificada, les semireaccions són: <ref> [http://books.google.es/books?id=0MvCfacWoLcC&pg=RA4-PA157 Manual pràctic d'electricitat per a enginyers.] Donald G. Fink. [[Editorial Reverté]], 1981. ISBN 8429130268, Pág.157 </ref><ref> [http://www.powerstream.com/BatteryFAQ.html Battery FAQ] at www.powerstream.com </ref> : Oxidació: Zn (s)+2OH <sup> - </sup> (aq) → ZnO (s)+H <sub> 2 </sub> O (l)+2e <sup> - </sup> :<math>\mathrm{Zn} + 2 \mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{ZnO} + \mathrm{H_2O} + 2 e^-</math> Línia 34: ==== Reaccions a l'ànode (oxidació) ==== Durant la descàrrega, el zinc metàl·lic (Zn) s'oxida en l'ànode, alliberant dos [[electró\|electrons]] mentre passa de nombre d'oxidació 0 a +II. El producte de reacció depèn de les condicions en què té lloc l'oxidació. Si la concentració de d'OH <sup> - </sup> és alta, es forma l'ió tetrahidroxizincat (II), Zn (OH) <sub> 4 </sub> <sup> 2 - </sup>). Posteriorment, es descompon formant òxid de zinc sòlid. : <math> Zn+4OH^- \rightarrow [Zn (OH) _4]^{2 -}+2e^- </math> Línia 42: : <math> [Zn (OH) _4]^{2 -}\rightarrow ZnO+2OH^-+H_2O </math> Si la concentració de d'OH <sup> - </sup> és menor, es forma [[hidròxid de zinc]], (Zn (OH) <sub> 2 </sub>) que també es descompon donant (ZnO). : <math> Zn+2OH^- \rightarrow Zn (OH) _2+2e^- </math> Línia 49: ==== Reaccions al càtode (reducció) ==== Com a material per al càtode, s'empra diòxid de manganès electrolític ([[gamma\|γ]]-MnO <sub> 2 </sub> o [[pirolusita]]) amb activitat electroquímica alta. Durant la descàrrega el diòxid de manganès, MnO <sub> 2 </sub>, es redueix en el càtode, en una primera etapa a hidroxiòxid de manganès (III), MnO (OH), és a dir el manganès ha patit una disminució del seu número d'oxidació, de d'IV+a III+. : <math> MnO_2+H_2O+i^- \rightarrow MnO (OH)+OH^- </math> Línia 74: Aquesta reacció que es descriu es produeix durant l'emmagatzematge de les piles no esgotades. La velocitat de reacció és relativament baixa per al zinc d'alta puresa. Fins i tot petites quantitats de contaminants (per exemple, metalls pesants com el [[ferro]], [[coure]], [[molibdè]] i [[níquel]]) poden augmentar de manera espectacular, però, la formació de gas . [[~~fitxer~~Fitxer: Nimhcharakteristikrp.png\|thumb\|300px\|Corbes de descàrrega d'una pila alcalina de manganès (línia blava), en comparació amb una [[pila de zinc-carboni]] (marró), i una [[pila de níquel i hidrur metàl·lic]] (verd). A l'eix vertical es representa el voltatge, i en l'eix horitzontal el temps de funcionament (NiMH).]] == Capacitat == La capacitat d'una pila alcalina és major que la d'una pila Leclanché o una pila de clorur de zinc d'igual grandària, perquè el material de l'ànode és diòxid de manganès més pur i més dens, i l'espai ocupat pels components interns, tals com els col·lectors de corrent és menor. Una pila alcalina pot proporcionar entre tres i cinc vegades més temps de funcionament.<ref>Reddy, page 10.14</ref> La capacitat d'una pila o bateria alcalina és fortament depenent de la càrrega o potència consumida pel dispositiu al que es connecta. Una pil[[Ampere\|a]] alcalina de grandària AA podria tenir una capacitat real de 3000 mAh a baixa potència, però amb una càrrega de 1000  mW, que és comuna per a les càmeres digitals, la capacitat podria ser de tan sols 700 mAh.<ref>[http://www.greenbatteries.com/chart.html Alkaline Drain Chart] at greenbatteries.com</ref> La tensió de la bateria disminueix de manera constant durant l'ús, per la qual cosa la capacitat total utilitzable depèn de la tensió de cort de l'aplicació. A diferència de les piles Leclanché, la pila alcalina proporciona gairebé igual capacitat per a ús intermitent o continu amb càrregues lleugeres. Amb una càrrega pesada, es redueix la capacitat de descàrrega contínua, en comparació d'una descàrrega intermitent, però la reducció és menor que per a les piles Leclanché. == Tensió == La tensió nominal d'una pila alcalina és d'1,5 V. Múltiples d'aquesta tensió poden aconseguir-se amb diverses cèl·lules [[Circuit en sèrie\|connectades en sèrie.]] La diferència de potencial o tensió per a una càrrega nul·la en una pila alcalina no descarregada varia des d'1,50 fins a 1,65 V, depenent aquest rang del diòxid de manganès triat i el contingut d'òxid de zinc en l'electròlit. La tensió mitjana, amb càrrega, depèn de la descàrrega i varia des d'1,1 a 1,3 V. Una pila totalment descarregada té un voltatge romanent en el rang de 0,8 a 1,0 V. La tensió d'una pila alcalina disminueix gradualment durant la descàrrega, però menys que les piles de carboni-zinc. També posseeixen un rang de temperatures de funcionament més elevat, podent estar operatives a -30  °C<ref>[http://books.google.es/books?id=LdzhG3XZd2IC&pg=PA67 Electricidad: principios y aplicaciones.] Richard J. Fowler. Editorial Reverté, 1994. ISBN 8429130284. Pág. 67</ref> == Corrent elèctric == Línia 94: Una pila cilíndrica està continguda en un contenidor d'acer laminat, que és el col·lector catòdic de corrent. La mescla del càtode és una pasta comprimida de diòxid de manganès amb pols de carboni afegit per a una major conductivitat. La pasta pot ser pressionada en el contenidor o dipositada en anells pre-modelats. El centre del càtode buit està revestit amb un separador, que impedeix la mescla dels materials de l'ànode i càtode i evita el curtcircuit de la pila. El separador entre ànode i càtode és d'una capa no-teixida (paper) de cel·lulosa o d'un polímer sintètic.<ref>[http://books.google.es/books?id=PW7jBPNU8hwC&pg=PA76 Principios de electrotecnia.] Adolf Senner. Editorial Reverté, 1994. ISBN 8429134484, Pág. 76</ref> El separador deu permetre el pas dels ions i romandre estable en la dissolució d'electròlit altament alcalina. L'ànode està compost d'una [[Col·loide\|dispersió]] de pols de zinc en un [[Gel (col·loide)\|gel]] que conté l'electròlit hidròxid de potassi. Per evitar la gasificació de la cel·la al final de la seva vida, ~~s'utilitza~~es fa servir més diòxid de manganès del necessari perquè reaccioni amb tot el zinc. [[Fitxer:Neunvalkalirp.jpg\|miniatura\|Secció longitudinal d'una bateria alcalina de manganès de 9V, sis cel·les [[Circuit en sèrie\|connectades en sèrie]].]] En descriure les piles estàndard de grandària AAA, AA, C, sub-C i D, l'ànode negatiu (-) està connectat a la part plana (inferior), mentre que el càtode positiu (+) està connectat al botó metàl·lic elevat (superior). Línia 110: == Eliminació == Quan es van introduir en la dècada de 1960, les piles alcalines contenien una petita quantitat d'amalgama de mercuri per al control de les reaccions secundàries en el càtode de zinc. Millores en la puresa i la consistència dels materials han permès als fabricants poder reduir el contingut de mercuri en les cèl·lules modernes. En 1997, un 66% de les piles alcalines mancaven de [[Mercuri (element)\|mercuri]] afegit; en 2004 aq[[Unió Europea\|ue]]<nowiki/>st percentatge era del 94%. No obstant, segons un estudi del Lowell Center for Sustainable Development, publicat en 2004, les piles alcalines de botó contenien 10,8  mg de Hg, més que les piles de zinc, i d'òxid de plata. A diferència d'altres tipus de piles, les piles i bateries alcalines poden ser eliminades com a residus domèstics regulars en algunes localitats. Això, no obstant això, és perjudicial per al medi ambient. Per exemple, l'estat de [[Califòrnia]] ha considerat totes les piles com a residus perillosos quan es rebutgen, i ha prohibit l'eliminació de les piles amb la resta de les escombraries domèstiques. En els EUA, una companyia tritura i separa els metalls de la bateria, [[manganès]] i [[zinc]]. Una altra companyia barreja les piles com a matèria primera en els forns de fabricació d'acer, per fer acer de baix grau, tals com a barres d'acer; els fums de zinc es recuperen per separat. A Europa, l'eliminació de les piles i bateries està controlada per la Directiva 2006/66/CE, i, com a tal, les piles alcalines no han de ser tirades en les escombraries domèstiques. Haurien de ser eliminades a través d'estacions de reciclatge local/abocadors de residus. Molts establiments que embenin piles en la UE (com en els supermercats) estan obligats per llei a acceptar bateries i piles velles per al seu reciclatge. Dipositant-les en els llocs autoritzats per a la seva deixalla.<ref>David Linden, Thomas B. Reddy (ed). Handbook Of Batteries 3rd Edition. McGraw-Hill, New York, 2002 ISBN 0-07-135978-8 page 10.2</ref><ref>[http://books.google.es/books?id=97ufapJCkVwC&pg=PA405 La situación del mundo 2006: informe anual del] [[Worldwatch Institute]] sobre progreso hacia una sociedad sostenible. Linda Starke. Icaria Editorial, 2006. ISBN 8474268419, Pág. 405</ref><ref>[http://ehso.com/ehshome/batteries.php Battery Recycling and Disposal Guide] at ehso.com</ref><ref>[http://web.archive.org/web/http://www.dec.ny.gov/chemical/8819.html Household battery fact sheet] at dec.ny.gov</ref><ref>[http://web.archive.org/web/http://www.ciwmb.ca.gov/WPIE/Batteries/ CA Integrated Waste Management Board]</ref>[http://web.archive.org/web/http://www.toxco.com/processes.html][http://www.batteryrecycling.com/Battery+Recycling+Process] Línia 136: * [http://www.batteryholders.org/alkaline_batteries.shtml Brand Neutral Alkaline Battery Specifications Based On ANSI Standards] * [http://www.batteryholders.org/battery%20testing%20and%20compliance.shtml Overview Of Battery Standards and Testing] [[Categoria:Bateries elèctriques]]

Pila alcalina: diferència entre les revisions