Definición de célula voltaica (pila galvánica)

Una célula voltaica (comúnmente conocida como célula galvánica) es una fuente de energía electroquímica en la que la energía eléctrica se crea a partir de las actividades de diferentes reacciones químicas. Contiene dos placas metálicas diferentes que intercambian cargas eléctricas entre sí a través de una interconexión creada por una sustancia electrolítica, como sales u otras sustancias ácidas. La célula voltaica debe su nombre a Alessandro Volta, científico al que se atribuye la invención de la primera pila eléctrica a principios del siglo XIX.

Orígenes

La invención de células voltaicas o galvánicas se considera un hito en el desarrollo de las pilas eléctricas actuales. La idea se desarrolló a partir de un descubrimiento de Luigi Galvani, quien halló que la interacción entre dos metales diferentes (en ciertas condiciones dispuestas) conduce a la producción de energía, conocida hoy como electricidad. Esta teoría fue realizada por Alessandro Volta, quien realizó el experimento con dos placas metálicas interconectadas, inmersas en una sustancia ácida. Finalmente, el experimento tuvo éxito, conduciendo a la invención de una célula voltaica.

Diseño

Una célula voltaica normal se divide en dos secciones. Ambas contienen diferentes placas metálicas inmersas en sus respectivas soluciones de sulfato —por ejemplo, placa de zinc en solución de sulfato de zinc, o placa de cobre en sulfato de cobre. Ambas secciones están separadas, interconectadas solo por un puente salino, inmerso en ambas soluciones. De este modo, las placas metálicas transfieren sus cargas a su solución de sulfato, que las pasa al puente salino para entregarlas al otro lado. Finalmente, en este ensamblaje, se produce un flujo de cargas en una dirección, que a menudo se considera corriente eléctrica.

Funcionamiento

En un arreglo electroquímico, una pila tiene dos extremos: ánodo y cátodo. El ánodo se dice cargado con cargas positivas, mientras el cátodo se toma como entidad cargada negativamente. Similarmente, en una célula voltaica, las dos placas metálicas (según sus propiedades intrínsecas positivas o negativas) toman las posiciones de ánodo y cátodo y tiene lugar la transferencia de cargas del ánodo (+) al cátodo (-). Ambas placas se llaman electrodos. La solución de sulfato se conoce como electrolito, y todo el proceso se llama electrólisis. La cantidad de corriente producida es directamente proporcional a la tasa de transferencia de carga entre las dos placas, que aumenta en solución ácida como ácidos sulfúricos.

Tipos

Diferentes tipos de célula voltaica representan diferencias menores en su arquitectura y constitución: algunos vienen con una sola solución de sulfato llevando ambas placas en un solo contenedor; otros usan otros materiales ácidos como electrolito en lugar de soluciones de sulfato. Los tipos principales incluyen células lasaña, células electrolíticas, batería ácida y células de concentración. Todas incorporan las mismas características de producir corriente mediante proceso electroquímico, con pocas variaciones en diseño y composición.

Aplicaciones

La ventaja básica de las células voltaicas es su portabilidad, lo que las hace una opción principal en entornos donde se requiere energía eléctrica en movilidad. Por tanto, se encuentran a menudo en automóviles, equipos electrónicos, baterías de emergencia y aplicaciones de la industria manufacturera.