Pila de NiCd

Pilas de nquel-cadmio

Grupo 10

NDICE

1.- Explicacin del funcionamiento de la pila

Componentes qumicos

Ctodo y nodo

Reaccin global

2.- Caractersticas tcnicas

3.- Sectores de aplicacin4.- Ventajas y desventajas frente a otras pilas.

5.- Condiciones para el mantenimiento.6.- Impacto medioambiental.

7.- Bibliografa1.- EXPLICACIN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PILAEsta pila fue inventada en 1899 por el cientfico sueco Walgdemar Jungner. Sin embargo, su utilizacin no creci hasta los aos 60, cuando se consolid como la pila recargable lder comercial.

Este liderato dur hasta los aos 90, y en la actualidad han sido prcticamente sustituidas por las de nquel-hidruro metlico.Funcionamiento de la pila

La pila de NiCd est formada por capas de cadmio y xido hidrxido de nquel separadas por un electrolito inerte, generalmente hidrxido de potasio.Estas capas estn enrolladas dentro del envase, que acta como nodo.La pila es capaz de producir electricidad mediante una reaccin redox. De este modo, el cadmio se oxida, y el hidrxido de nquel se reduce formando una corriente continua de electrones. Las reacciones que da lugar son:Semirreaccin de oxidacin:

Semirreaccin de reduccin:

Reaccin global:

2.- CARACTERSTICAS TCNICAS

La pila de nquel cadmio tiene la capacidad de ser recargada. Aproximadamente, tiene una vida de hasta 2000 ciclos, y adems tiene la ventaja de que no pierde prestaciones hasta que su energa se acaba por completo.Voltaje: 1,2 V

Densidad energtica: 40-60 Wh/kgEficiencia energtica: 70-90 %

Autodescarga: 20% /mesVida: 2000 ciclos

3.- SECTORES DE APLICACINLa celda de nquel-cadmio se ha utilizado en Europa durante muchos aos en su forma original, como celdas sin sellar. Los avances tecnolgicos han hecho posible la extensin del sistema de nquel-cadmio a las pequeas y hermticamente selladas bateras recargables que estn a salvo de los percances de la rutina habitual tales como la adicin de agua. Algunos de los tipos de dispositivos en los que encontramos las pilas de nquel cadmio son:

Comunicaciones - telfonos mviles, buscapersonas y transmisores-receptores.

Dispositivos de informacin - Las computadoras porttiles, asistentes digitales personales (PDAs), mquinas porttiles de fax.

Dispositivos de audio y vdeo - Las cmaras digitales de vdeo, televisores LCD, DVD porttiles.

Algunas otras otras aplicaciones son las que siguen: calculadoras, cmaras digitales, juguetes, herramientas manuales porttiles, radios, coches y aviones de radio control, mquinas de afeitar, grabadoras, cepillos de dientes, etc. Las aplicaciones de este tipo de pilas de nquel cadmio son las ms extendidas y conocidas.

Las clulas selladas de Ni-Cd pueden ser utilizadas individualmente o pueden ser ensambladas en bateras que contengan dos o ms clulas. Las clulas en miniatura, tambin conocidas como pilas de botn, se utilizan a veces en los dispositivos que dispongan de poco espacio para las bateras como en la computer-memory standby de la placa base de los ordenadores.

Algunas bateras especiales de nquel-cadmio se utilizan en telfonos inalmbricos y mviles, luces de emergencia, y otras aplicaciones. Con una resistencia interna relativamente baja, que pueden suministrar altas corrientes de sobretensin. Las bateras con electrolito lquido se utilizan en los sistemas de arranque de los motores de un avin, en los vehculos elctricos o como energa de reserva.

Las bateras de electrolito lquido ofrecen la mayora de opciones de tamao y diseo y se construyen para muchos usos diferentes. En el negocio martimo, por lo general no estn selladas de manera que el usuario pueda ventilar cualquier electrolito de la batera durante la carga.

Otro uso de la bateras de nquel cadmio se da en el RazakSAT, un satlite artificial de Malasia lanzado en 2009 cuyo objetivo es realizar reconocimientos fotogrficos de alta resolucin en la zona ecuatorial de la Tierra y en particular de Malasia. Este satlite posee varias bateras de NiCd de 18 Ah cada una.

4.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS EN SU UTILIZACIN FRENTE A OTRAS PILAS

Recientemente, las pilas de hidruro metlico y las de in- litio se han convertido en las pilas ms disponibles del mercado y ms baratas, y el primer tipo rivaliza ahora con bateras Ni-Cd en los costes de produccin.Donde la energa aportada sea importante, las pilas de nquel-cadmio estn en desventaja en comparacin con las de hidruro metlico y bateras de in-litio. Sin embargo, la batera de Ni-Cd sigue siendo muy til en aplicaciones que requieren velocidades de descarga muy alta, ya que puede soportar dicha descarga sin ningn dao o prdida de la capacidad.Cuando se compara con otras formas de batera recargable, las bateras de Ni-Cd tienen una serie de ventajas: Las bateras son ms difciles de daar en cuanto a que aguantan ms ciclos de descarga y descarga que otras bateras, y a que aguantan descargas totales sin sufrir grandes daos, no como las bateras de litio que son menos estables y se daan permanentemente si se descargan por debajo de un voltaje mnimo. En comparacin con las bateras de plomo cido, las Ni-Cd tienen una mayor densidad energtica siendo a la vez ms pequeas y ligeras. En el consumo, las pilas de nquel-cadmio pueden competir directamente con las pilas alcalinas. Una clula de Ni-Cd tiene una capacidad inferior a la de una pila alcalina equivalente, y cuesta ms. Sin embargo, dado que la reaccin qumica de la pila alcalina de la qumica no es reversible, una batera reutilizable de Ni-Cd tiene una duracin significativamente ms larga. La tensin en los bornes de una batera de Ni-Cd disminuye ms lentamente a medida que se descarga, en comparacin con las bateras de zinc-carbono. Puesto que el voltaje de una batera alcalina cae significativamente a medida que la carga cae, la mayora de las aplicaciones de consumo estn bien equipados para lidiar con la tensin de celda ligeramente ms baja de Ni-Cd, sin prdida apreciable de rendimiento. Las pilas Ni-Cd tienen la misma capacidad a altas temperaturas (50 C) comparadas con otras pilas, como las de plomo que proporcionaran la mitad de su capacidad.Y una serie de desventajas: La principal desventaja de las pilas de Ni-Cd es el uso del metal pesado Cd que es muy perjudicial para el medio ambiente y es altamente txico. Tambin supone un mayor coste que las de plomo. Otro inconveniente es que la batera presenta un coeficiente negativo de temperatura muy marcado. Esto significa que a medida que aumenta la temperatura de la clula, la resistencia interna cae. Esto puede plantear considerables problemas de carga.

5.- CONDICIONES PARA EL MANTENIMIENTO:

Las principales normas de mantenimiento de una pila Nquel-Cadmio estn relacionadas con los siguientes puntos:

TEMPERATURA DE CARGA.

La temperatura a la que se realice la carga de la pila de Nquel-Cadmio debe ser de entre 5C a 25C, ya que cuanto ms alta es la temperatura, el proceso de carga es menos eficaz y se puede llegar a un proceso de carga insuficiente o sobrecarga, provocando en este segundo caso que el calor se disipe en la batera y la dae.

Tambin hay que evitar las bajas temperaturas durante el proceso de carga. INTENSIDAD DE CARGA.

Hay que evitar cortocircuitarlas y evitar pedir corrientes muy elevadas, puesto que esto puede provocar que el calor se disipe dentro de la batera y la deteriore. La intensidad debe ser constante, siendo esta la nominal. TIEMPO DE CARGA Y DESCARGA.La batera no almacena toda la energa elctrica que recibe, por lo que la cantidad de energa suministrada debe ser mayor que la tericamente necesaria.

El tiempo de carga puede estimarse con la ecuacin:

T=1,4xC/ISiendo T el tiempo en horas, C la capacidad que debe recibir la batera en mAh y la I la intensidad de carga en mA.

INVERSIN DE POLARIDAD.Hay que evitar descargar completamente una pila Nquel-Cadmio, puesto que una batera totalmente descargada no puede volver a cargarse, debido a que se puede producir la llamada inversin de polaridad, que ocurre cuando los elementos dbiles se descargan y siguen circulando los elementos fuertes, lo que provocar la carga parcial del elemento dbil con polaridad contraria. Esto provoca que en el interior del elemento se crean dendritas metlicas que pueden llegar a cortocircuitar los dos electrodos.

PILAS NUEVAS.

Hay que cargar las pilas nuevas antes de usarlas, puesto que debido al efecto de las diferentes temperaturas y los periodos de almacenamiento no es posible conocer el estado de la carga cuando se compra.

EFECTO MEMORIA

El efecto memoria es un problema que albergan las pilas recargables, consistente en que tras una descarga casi total de la energa de la pila, al recargarla la pila no recupera la capacidad total que conservaba antes de la descarga.

6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

Las pilas, presentan componentes txicos en su interior. En el caso de las pilas de nquel-cadmio los componentes perjudiciales tanto para la salud, como para el medio ambiente, son el nquel y el cadmio. Han sido prohibidas por la Unin Europea.Las pilas que no son recicladas generalmente son llevadas a los vertederos e incineradas. Lo que provoca que las partculas de muchos metales al ser incinerados, se mezclen con las de aire. En el caso particular de las pilas con cadmio, esto genera grandes problemas. El cadmio es un metal pesado muy txico. Cuando se incinera el cadmio, sus partculas pasan al aire, y pueden recorrer grandes distancias. Estas partculas contaminan las aguas, el aire y se introduce en los cultivos. Produce efectos gravemente perjudiciales para la salud, y el cuerpo humano tarda dcadas en eliminarlo. Daa los pulmones si se inhala una gran cantidad, y su absorcin continuada puede producir serias lesiones renales, carcinomas, problemas pulmonares y en el hgado.En cuanto al nquel, las partculas de este metal al ser incinerado se adhieren al polvo, si entramos en contacto con el produce irritaciones en la piel, y si lo inhalamos puede producir tanto bronquitis crnica y cncer de pulmn. Tambin puede contaminar tanto el agua como el suelo.Por todos estos motivos, es muy importante reciclar las pilas, llevndolas a los contenedores dispuestos para su recogida selectiva. Adems al reciclar las pilas se puede recuperar el nquel, cobalto y plata, que llevan en su interior. Tambin hay que decir que el proceso de reciclaje de las pilas es muy costoso tanto energtica, como econmicamente.7.- BIBLIOGRAFA

www.sapiensman.com

wikipedia.org energizer.com http://data.energizer.com/PDFs/nickelcadmium_appman.pdf budgetbatteries.co.uk

vonwentzel.net http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/101a200/ntp_104.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_recargable http://www.greenpeace.org/raw/content/mexico/prensa/reports/pilas-y-bater-as.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel%E2%80%93cadmium_battery http://www.cempre.org.uy/index.php?option=com_content&view=article&id=85&Itemid=103 EMBED Equation.3

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