Electrolito y funcionamiento del acumulador de plomo: reacciones, descarga y densidad

Electrolito

Electrolito en solución acuosa

El electrolito en solución acuosa permite el paso de la corriente eléctrica, produciéndose en su seno reacciones químicas. Los productos de estas reacciones aparecen en la proximidad inmediata de los electrodos. Si en agua destilada se disuelve una cantidad de ácido sulfúrico (H₂SO₄), se produce ionización: cierto número de moléculas de ácido sulfúrico se disocian y quedan separadas en iones, unos con carga positiva (2H⁺) y otros con carga negativa (SO₄²⁻).

Movimiento iónico ante una diferencia de potencial

Al aplicar una diferencia de potencial entre los electrodos, en el ánodo hay una falta de electrones y en el cátodo un exceso de electrones, debido a la diferencia de potencial aplicada. En estas condiciones, los iones cargados positivamente (cationes) se dirigen al cátodo para captar electrones y quedar neutralizados, convirtiéndose en hidrógeno diatómico (H₂).

Acumulador de plomo

Descripción y principios básicos

• El acumulador transforma energía eléctrica en energía química y viceversa.
• Cuando un metal está en contacto con ácido sulfúrico, es atacado y parte del metal se convierte en iones positivos en la disolución; esto origina una diferencia de potencial entre los electrodos (pila eléctrica).
• Si disponemos de dos placas de plomo tipo "P60" en ácido sulfúrico diluido y aplicamos corriente eléctrica, se obtiene una batería de automoción moderna.

Reacciones y movimientos iónicos en las placas

• Los iones H⁺ se dirigen a la placa negativa (cátodo), donde captan electrones y pueden formar hidrógeno (H₂) o participar en la formación de agua según las condiciones locales, quedando plomo en la placa.
• Los iones SO₄²⁻ se dirigen a la placa positiva (ánodo) y participan en la formación de sulfatos; en la placa positiva cargada suele encontrarse dióxido de plomo (PbO₂).
• El electrolito, en condiciones de carga, puede alcanzar una densidad aproximada de 1,28 g·cm⁻³, dependiendo de la concentración del ácido sulfúrico.

Descarga

• Al descargarse el acumulador, el ácido sulfúrico se transforma en iones sulfato (SO₄²⁻) que reaccionan con las placas y se libera hidrógeno en las reacciones en el cátodo.
• Placa positiva: el peróxido de plomo (PbO₂) se convierte en sulfato de plomo (PbSO₄) y puede liberarse oxígeno en el proceso.
• Placa negativa: el plomo metálico (Pb) se convierte en sulfato de plomo (PbSO₄) y se libera hidrógeno.
• El oxígeno y el hidrógeno liberados pueden reagruparse para formar agua.
• Resultado: aumento de la proporción de agua en el electrolito y mayor depósito de sulfato en las placas.
• Con descarga total: ambas placas tienden a presentar la misma composición (principalmente PbSO₄) y la densidad del electrolito disminuye hasta valores próximos a 1,15 g·cm⁻³.
• Existe riesgo de formación de sulfato (sulfatación) en otras partes metálicas si las condiciones no son adecuadas.

Notas finales

Las reacciones en acumuladores de plomo son reversibles en un rango operativo; sin embargo, la formación de sulfato insoluble y otros procesos secundarios pueden reducir la capacidad y la vida útil de la batería. Mantener la densidad y la concentración del electrolito dentro de los valores recomendados es esencial para el correcto funcionamiento.