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Principio de pila voltaica

1800
  • Alessandro Volta
Pila voltaica que demuestra la primera conversión electroquímica de energía.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La primera batería eléctrica produce corriente continua mediante la superposición de pares de discos metálicos diferentes (p. ej., zinc y cobre) separados por una tela empapada en salmuera. Cada par forma una celda galvánica, y su superposición en serie aumenta el voltaje total. Esta disposición demostró la primera conversión continua de energía química en energía eléctrica, allanando el camino para la electroquímica moderna.

La pila voltaica funciona según el principio fundamental de la serie electroquímica. Cuando dos metales diferentes, como el zinc y el cobre, se conectan mediante un electrolito (en este caso, papel empapado en salmuera), se produce una reacción electroquímica. El zinc, al ser más reactivo, se oxida fácilmente, perdiendo electrones y formando iones de zinc que se disuelven en el electrolito. Estos electrones viajan por la vía metálica externa hasta el disco de cobre. En la superficie del cobre, se produce una reacción de reducción; normalmente, los iones de hidrógeno del agua del electrolito aceptan los electrones para formar hidrógeno gaseoso. Este flujo de electrones constituye una corriente eléctrica.

Cada par de zinc-cobre, separado por el electrolito, es una única ‘célula’ que produce un pequeño voltaje (alrededor de 0,76 voltios). La genialidad del diseño de Volta consistió en apilar estas células en serie. Al colocarlas una encima de otra (cobre, zinc, tela empapada en salmuera, cobre, zinc, etc.), los voltajes de las células individuales se suman. Una pila con 20 células podía producir unos 15 voltios. Fue el primer dispositivo que proporcionó una fuente de corriente eléctrica constante y continua, a diferencia de las descargas estáticas de las jarras de Leyden.

However, the Voltaic pile had significant limitations. The hydrogen gas produced at the copper electrode would form a layer of bubbles, insulating the electrode from the electrolyte. This phenomenon, known as polarization, quickly increased the internal resistance and caused the voltage to drop. Additionally, the electrolyte would leak and evaporate, and local short-circuits could occur, limiting its practical esperanza de vida.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Electroquímica

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Revolucionario

Uso

Obsoleto

Precursores

  • Luigi Galvani descubre la ‘electricidad animal’ en las ancas de rana
  • Invención de la botella de Leyden para almacenar carga estática
  • Comprensión de los conductores y aislantes eléctricos
  • El concepto de la serie electroquímica de los metales

Aplicaciones

  • temprano electrólisis experiments (e.g., decomposition of water)
  • fuente de energía para los primeros telégrafos eléctricos
  • galvanoplastia
  • demostraciones de iluminación de arco

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Fuentes de energía biointegradas que utilizan fluidos corporales naturales como electrolitos
  • Pilas voltaicas a nanoescala autoensamblables para la activación de la administración dirigida de fármacos
  • Baterías biodegradables a partir de materiales orgánicos apilados para sensores ambientales desechables
  • textile-based wearable power sources woven into clothing
  • Baterías de emergencia activadas por agua para kits de supervivencia
  • Kits educativos que demuestran principios electroquímicos con materiales domésticos seguros.
  • voltaic pile arrays for low-power protección catódica of small metal structures
  • Instalaciones artísticas que generan luz o sonido a partir de reacciones electroquímicas.
Relacionado con: pila voltaica, Alessandro Volta, pila, corriente continua, célula galvánica, electroquímica, zinc, cobre.

Contexto histórico

Principio de pila voltaica

1785
1788
1800
1800
1800
1800
1802
1757
1788
1800
1800
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1800
1801
1802

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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