Rubén Herrero »
Hace un par de semanas, al ponerme al volante del coche y tratar de arrancarlo, tuve la desagradable experiencia de comprobar que la batería estaba descargada. Tras proceder durante unas horas a recargarla con un cargador de batería para automóvil, se me ocurrió que este podría ser un buen tema para explicar cómo funciona la batería o acumulador de plomo que tienen todos los vehículos y que les proporciona la corriente eléctrica necesaria para el motor de arranque, bujías, luces, etc. Cuando el vehículo está en marcha, la corriente eléctrica que se produce en la dinamo pasa por el acumulador o batería y regenera los reactivos.
Un acumulador no deja de ser un tipo de pila especial que se puede recargar repetidamente. El aspecto principal que permite a un sistema ser recargable es el hecho de que los productos originados en la reacción de descarga se depositen sobre los electrodos. Por ello, si se hace pasar una corriente eléctrica a su través, se pueden regenerar las sustancias originales.
El acumulador de plomo fue inventado por Gastón Planté en 1859 y ha sido incorporado a todos los automóviles con pequeñas variaciones.
El ánodo está formado por un grupo de láminas de plomo metálico en forma de reja, con los espacios llenos de plomo gris esponjoso. El cátodo está conformado por otro grupo de láminas de plomo en forma de reja pero, llenos de dióxido de plomo (PbO2). Las láminas que forman el ánodo y las que forman el cátodo están intercaladas dentro de la batería y bañadas por una solución de acuosa de ácido sulfúrico (H2SO4) que actúa de electrolito.
Cada acumulador, produce una diferencia de potencial de 2.1 Voltios, y como las baterías comerciales están compuestas por 6 pares de láminas, el voltaje total que presenta la batería será de unos 12.6 Voltios.
Cuando la batería produce corriente eléctrica, las reacciones electroquímicas son:
Ánodo: Pb + SO42- ⇌ PbSO4 + 2 e– (polo –)
Cátodo: PbO2 + 4 H+ + SO42- + 2 e– ⇌ PbSO4 + 2 H2O (polo +)
————————————————————————————————
Pb (s) + PbO2 (s) + 2 H2SO4 (aq) ⇌ 2 PbSO4 (s) + 2 H2O (l)
Como vemos, tanto en el ánodo, como en el cátodo, se forma sulfato plumboso (PbSO4). Cuando pasa corriente continua a través de la batería, y en sentido inverso al que ella suministra, las reacciones de los electrodos se invierten y se regenera así su capacidad de producir energía eléctrica. La reacción global es exactamente la reacción inversa de la de descarga:
DESCARGA →
Pb (s) + PbO2 (s) + 2 H2SO4 (aq) ⇌ 2 PbSO4 (s) + 2 H2O (l)
← CARGA
El rendimiento de una batería oscila entre un 94 y 98 %, almacenando una carga entre 3.6 x 10 4 y 7.2 x 104 Culombios, según el tamaño de las placas. Si una batería se deja descargada durante un período de tiempo prolongado, los cristales de PbSO4 que se forman sobre los electrodos son tan grandes y no pueden reconvertirse en Pb y PbO2 por el paso de la corriente eléctrica.
Estos cristales de PbSO4 cada ciclo de carga / descarga se hacen cada vez más grandes e impiden que las reacciones del ánodo y cátodo se lleven a cabo por completo, bajando el rendimiento de la batería. Se dice entonces que se ha sulfatado. Cuando esto sucede, es necesario reemplazar la batería por una nueva.
El estado de un acumulador de plomo se puede controlar midiendo la densidad de la solución de H2SO4. Esto es lo que hacen en los talleres mecánicos con su “tester de gravedad específica”. En una batería completamente cargada, la concentración y densidad de la solución de H2SO4 son altas; cuando está descargado la solución es más diluida y por tanto de más baja densidad.
Así pues, vemos como un invento desarrollado a mediados del siglo XIX nos sigue haciendo la vida más fácil, proporcionándonos un voltaje adecuado para poder arrancar el motor de nuestros coches.
Fuentes
- Morcillo, Jesús: “Temas Básicos de Química”. Editorial Alhambra Universidad. 1991.
- Russell, J.B / Larena A: “Química”. Editorial Mc Graw-Hill. 1990.
- Sauret, Miquel: “Química- C.O.U”. Editorial Bruño. 1992.
