celdas electroquimicas, tipos y funcionamiento

1. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUTRIAS
EXTRACTIVAS
(ESIQIE)
Departamento de Ingeniería Química Petrolera
INTEGRANTES:
Estrada Medel Martha Itzel
González Cruz Mariana
Manjarrez Baltazar Irene GRUPO: 2PM51
Picón Ambríz Leslie
Zúñiga Sánchez Eduardo EQUIPO No. 5

2. Luigi Galvani Alessandro Volta

3. Celda Galvánica
Dispositivo experimental por el
cual se puede generar
electricidad mediante una
reacción química espontanea.
Celda Electrolítica
Se produce una
reacción química al
suministrar una energía
eléctrica al sistema.
Reacciones Electroquímicas o
Reacción Redox

4. Una celda galvánica o voltáica es
un dispositivo experimental para
generar electricidad mediante una
reacción redox espontánea.

5. • El funcionamiento de la celda se basa en el principio de que la
oxidación de Zn a Zn+2 y la reducción de Cu+2 a Cu se pueden
llevar a cabo simultáneamente, pero en recipientes separados
por un puente salino, con la transferencia de electrones a
través de un alambre conductor externo.
𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑍𝑛 á𝑛𝑜𝑑𝑜 : 𝑍𝑛 𝑠 → 𝑍𝑛2+ 𝑎𝑐 + 2𝑒−
𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑢 𝑐á𝑡𝑜𝑑𝑜 : 𝐶𝑢2+
𝑎𝑐 + 2𝑒−
→ 𝐶𝑢 𝑠
Electrodos

6. El puente salino contiene un electrolito inerte respecto de la
reacción de óxido reducción que ocurre en la celda, y cumple la
función de conectar eléctricamente las dos semiceldas.
El electrolito por lo general viene
gelificado, a fin de evitar que se
mezclen las dos soluciones.
El puente salino también mantiene
la neutralidad eléctrica en cada
semicelda.

7. 𝑍𝑛(𝑠) + 𝐶𝑢2+
𝑆𝑂4 (𝑎𝑞)
2−
→ 𝐶𝑢 𝑠 + 𝑍𝑛2+
𝑆𝑂4 (𝑎𝑞)
2−
𝑍𝑛(𝑠) → 𝑍𝑛(𝑎𝑞)
2+
+ 2𝑒−
Zn pasa de un estado
neutral a uno positivo.
𝐶𝑢(𝑎𝑞)
2+
+ 2𝑒− → 𝐶𝑢(𝑠)
Cu pasa de un estado
positivo a uno neutral.

8. La oxidación se produce en
el ánodo y la reducción en
el cátodo.
Los electrones fluyen espontáneamente
desde el ánodo negativo hacia el cátodo
positivo.
El circuito eléctrico se completa por el movimiento de los iones en solución:
Los aniones se mueven hacia el ánodo y los cationes hacia el cátodo.
Los compartimientos de la celda pueden estar separados por una barrera de
vidrio poroso o por un puente salino (como en el esquema anterior).

9. Aquellas donde, por acción
de una corriente eléctrica
externa, se produce una
reacción que de otras
maneras no ocurriría de
manera espontánea.
OBSERVACIÓN:
En la celda electrolítica la batería u otra
fuente de corriente eléctrica, empuja los
electrones hacia el cátodo, por lo que éste
tiene signo negativo (–) y los toma del
ánodo, por lo que éste es positivo (+).

10. Esta figura muestra el
proceso electrolítico del
cloruro de sodio.
Los cationes (Na+) son
atraídos por el cátodo
efectuándose la reducción
Los iones (Cl-) se dirigen
hacia el ánodo donde
ocurre la oxidación

11. La corriente eléctrica representa transferencia de carga. La
carga se puede conducir a través de metales y de
soluciones iónicas llamadas electrolitos
conducción
metálica
En ella, el flujo de
electrones no produce
cambios en el metal y
ocurre, cuando al
metal, se le aplica una
diferencia de
potencial.
conducción iónica
o electrolítica
Se produce mediante
el movimiento de
iones, a través de una
solución electrolítica.
En las celdas
electroquími
cas, ocurren
los dos
tipos de

13. Pila de
Combus
tible

14. ¿Qué es una Pila de
Combustible ?
Es un dispositivo electroquímico
que transforma de forma directa
la energía química en eléctrica.

15. ¿Cómo funciona una Pila de
Combustible?
En el lado del ánodo, el hidrógeno que
llega se disocia en protones y
electrones. Los protones son conducidos
a través de la membrana al cátodo, pero
los electrones están forzados a viajar por
un circuito externo ya que la membrana
está aislada eléctricamente. En el
catalizador del cátodo, las moléculas del
oxígeno reaccionan con los electrones y
protones para formar el agua.

16. Tipo de Pila Electrolito Catalizador
Temperatura de
Operación(ºC)
Potencia
Eficiencia
Eléctrica(%)
Usos Principales Ventajas Inconvenientes
AFC solución de hidróxido
de potasio en agua
metales no preciosos 105-245 (10-100)kW
•60-70 (pila)
•62 (sistema)
•Aplicaciones espaciales
•Aplicaciones militares
•Vehículos de transporte
(menos extendido)
•Rendimiento alto
•Bajo coste de los
componentes
•Sensible al CO2 del aire
DMFC polímero sólido Platino 50-120 1mW-100kW
•20–30 (pila)
•10–20 (sistema)
•Aplicaciones de
pequeño
tamaño(teléfonos
móviles, ordenadores
portátiles, etc)
•Facilidad de transporte
del metanol
•Alta densidad de
potencia del metanol
•Baja eficiencia
MCFC
carbonatos alcalinos
sobre una matriz
cerámica
material de los
electrodos (no
platino)
650 100W
•50-60 (pila)
•47 (sistema)
•Aplicaciones
estacionarias
(residencial y comercial)
•cogeneración
•Alta eficiencia
•Admite gran variedad
de combustibles y de
catalizadores
•Corrosión debida a las
altas temperaturas
•Arranque lento
•Baja densidad de
potencia
PAFC Ácido fosfórico líquido
platino sobre base de
carbono
180-205 >10MW
•55 (pila)
•36-42 (sistema)
•Aplicaciones
estacionarias
(residencial y comercial)
•Vehículos de transporte
(más reciente)
•Alta tolerancia a las
impurezas
•Coste del catalizador
•Arranque lento
•Baja densidad de
potencia
PEMFC polímero sólido Platino 80-95 (0,1-100)kW
•40-60 (pila)
•30-50 (sistema)
•Vehículos de transporte
(más común)
•Aplicaciones
estacionarias
(residencial y comercial)
•Telecomunicaciones
•Temperatura de
operación baja
•Arranque rápido
•Coste del catalizador
•Sensibilidad a las
impurezas del
combustible
SOFC sólido cerámico
material de los
electrodos (no
platino)
800-1000 >100kW
•60-65 (pila)
•50-60 (sistema)
•Aplicaciones
estacionarias (comercial
e industrial)
•Cogeneración
•Vehículos de transporte
•Alta eficiencia
•Admite gran variedad
de combustibles y de
catalizadores
•Corrosión debida a las
altas temperaturas
•Arranque lento
Tipos de pilas de
combustible

17. Aplicaciones de pilas de
combustible
PORTATILES: Orientadas a pequeños dispositivos
eléctricos.
ESTACIONARIA: Utilizada para la generación de
electricidad y calor.
APLICACIONES AL TRANSPORTE: se contempla el
uso de hidrógeno como combustible en pilas de
combustible para vehículos eléctricos de todo tipo
(coches, autobuses, barcos).

18. Referen
cias::
• https://www.slideshare.net/ELIASNAVARRETE/celda-galvnica
• http://www.ciens.ucv.ve/eqsol/Electroquimica/Libros/celdas%20galva
nicas
• https://www.ecured.cu/Celda_voltaica
• http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/42-celdas-
galvanicas-o-celdas-voltaicas.html
• https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/puente-salino
• https://www.cnh2.es/pilas-de-combustible/