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Una pila seca es un tipo de batería eléctrica que se utiliza habitualmente en dispositivos eléctricos portátiles. A diferencia de las baterías de pila húmeda, que tienen un electrolito líquido, las pilas secas utilizan un electrolito en forma de pasta y, por lo tanto, son menos susceptibles a las fugas .
La pila seca fue desarrollada en 1886 por el científico alemán Carl Gassner , después del desarrollo de las baterías húmedas de zinc-carbono por Georges Leclanché en 1866. Un tipo de pila seca también fue desarrollado por el inventor japonés Sakizō Yai en 1887.
Muchos investigadores intentaron inmovilizar el electrolito de una pila electroquímica para que su uso fuera más cómodo. La pila Zamboni de 1812 es una pila seca de alto voltaje, pero capaz de suministrar sólo corrientes diminutas. Se realizaron varios experimentos con celulosa, serrín, vidrio hilado, fibras de amianto y gelatina. [1]
En 1886, Carl Gassner obtuvo una patente alemana (n.º 37.758) sobre una variante de la pila Leclanché (húmeda) , que llegó a conocerse como pila seca porque no tenía un electrolito líquido libre. En su lugar, el cloruro de amonio se mezcló con yeso de París para crear una pasta, con una pequeña cantidad de cloruro de zinc añadido para prolongar la vida útil. El cátodo de dióxido de manganeso se sumergió en esta pasta y ambos se sellaron en una carcasa de zinc, que también actúa como ánodo. En noviembre de 1887, obtuvo la patente estadounidense n.º 373.064 para el mismo dispositivo. [2] Una batería seca se inventó en Japón durante la Era Meiji en 1887. El inventor fue Sakizō Yai . [3] Sin embargo, Yai no tenía suficiente dinero para presentar la patente, [4] el primer titular de la patente de una batería en Japón no fue Yai, sino Takahashi Ichisaburo. Wilhelm Hellesen también inventó una batería seca en 1887 y obtuvo la patente estadounidense 439.151 en 1890. [3]
A diferencia de las pilas húmedas anteriores, la pila seca de Gassner es más sólida, no requiere mantenimiento, no se derrama y se puede utilizar en cualquier orientación. Proporciona un potencial de 1,5 voltios. El primer modelo producido en serie fue la pila seca Columbia, comercializada por primera vez por la National Carbon Company en 1896. [5] La NCC mejoró el modelo de Gassner reemplazando el yeso de París por cartón enrollado, una innovación que deja más espacio para el cátodo y hace que la batería sea más fácil de ensamblar. Fue la primera batería conveniente para las masas e hizo que los dispositivos eléctricos portátiles fueran prácticos.
La célula de zinc-carbono (como llegó a conocerse) todavía se fabrica hoy en día.
Una celda seca utiliza un electrolito en pasta , con solo la humedad suficiente para permitir que fluya la corriente. A diferencia de una celda húmeda , una celda seca puede funcionar en cualquier orientación sin derramarse, ya que no contiene líquido libre, lo que la hace adecuada para equipos portátiles. En comparación, las primeras celdas húmedas eran típicamente contenedores de vidrio frágiles con varillas de plomo colgando de la parte superior abierta y necesitaban un manejo cuidadoso para evitar derrames . Las baterías de plomo-ácido no lograron la seguridad y portabilidad de la celda seca hasta el desarrollo de la batería de gel . Las celdas húmedas se han seguido utilizando para aplicaciones de alto consumo, como el arranque de motores de combustión interna , porque inhibir el flujo de electrolito tiende a reducir la capacidad de corriente.
Una celda seca común es la celda de zinc-carbono , a veces llamada celda seca Leclanché , con un voltaje nominal de 1,5 voltios , el mismo que la celda alcalina (ya que ambas utilizan la misma combinación de zinc y dióxido de manganeso ).
Una pila seca estándar consta de un ánodo de cinc , normalmente en forma de recipiente cilíndrico, con un cátodo de carbono en forma de varilla central. El electrolito es cloruro de amonio en forma de pasta junto al ánodo de cinc. El espacio restante entre el electrolito y el cátodo de carbono lo ocupa una segunda pasta compuesta por cloruro de amonio y dióxido de manganeso , este último actuando como despolarizador . En algunos diseños, a menudo comercializados como "de alta resistencia", el cloruro de amonio se sustituye por cloruro de cinc .
Las celdas primarias no son recargables y generalmente se desechan después de que la reacción interna de la celda haya consumido los químicos reactivos iniciales.
Las celdas secundarias son recargables y pueden reutilizarse varias veces.