En la tecnología de baterías , una celda de concentración es una forma limitada de celda galvánica que tiene dos medias celdas equivalentes de la misma composición que se diferencian solo en las concentraciones . Se puede calcular el potencial desarrollado por dicha célula utilizando la ecuación de Nernst . [1] Una celda de concentración produce un pequeño voltaje mientras intenta alcanzar el equilibrio químico , lo que ocurre cuando la concentración de reactivo en ambas medias celdas es igual. Debido a que una diferencia de concentración de un orden de magnitud produce menos de 60 milivoltios a temperatura ambiente, las celdas de concentración no suelen usarse para almacenamiento de energía .
Una celda de concentración genera electricidad a partir de la reducción de la energía libre termodinámica del sistema electroquímico a medida que se reduce la diferencia en las concentraciones químicas en las dos medias celdas. La misma reacción ocurre en las medias celdas pero en direcciones opuestas, aumentando la concentración más baja y disminuyendo la concentración más alta. La energía se genera a partir de energía térmica que la célula absorbe en forma de calor, a medida que fluye la electricidad. Esta generación de electricidad a partir de energía térmica ambiental , sin gradiente de temperatura , es posible porque la convergencia de las concentraciones químicas en las dos semiceldas aumenta la entropía, y este aumento compensa con creces la disminución de entropía cuando el calor se convierte en energía eléctrica.
Los métodos de análisis químico de celda de concentración comparan una solución de concentración conocida con una desconocida, determinando la concentración de la desconocida mediante la ecuación de Nernst o tablas de comparación con un grupo de estándares.
La corrosión de la celda de concentración ocurre cuando dos o más áreas de una superficie metálica están en contacto con diferentes concentraciones de la misma solución. Hay dos tipos generales de celdas de concentración.
Las celdas de concentración pueden ser celdas de concentración de electrodos o celdas de concentración de electrolitos.
Celda de concentración de electrolitos : en esta celda electroquímica en particular, los electrodos dentro de ambas semiceldas consisten en sustancias idénticas, mientras que el electrolito comprende una solución de la misma sustancia, aunque con concentraciones variables.
Celda de concentración de electrodos : en esta celda electroquímica en particular, dos electrodos compuestos de la misma sustancia pero con diferentes concentraciones se sumergen en una solución común.
En presencia de agua , existirá una alta concentración de iones metálicos debajo de las superficies de contacto y existirá una baja concentración de iones metálicos adyacente a la grieta creada por las superficies de contacto. Entre los dos puntos existirá un potencial eléctrico . El área del metal en contacto con la concentración más baja de iones metálicos será catódica y estará protegida, y el área del metal en contacto con la concentración más alta de iones metálicos será anódica y corroída. [ cita necesaria ]
El agua en contacto con la superficie del metal normalmente contendrá oxígeno disuelto . Una celda de oxígeno puede desarrollarse en cualquier punto donde no se permite que el oxígeno del aire se difunda uniformemente en la solución, creando así una diferencia en la concentración de oxígeno entre dos puntos. La corrosión ocurrirá en el área de baja concentración de oxígeno, que es anódica.
Si un metal está protegido contra la corrosión mediante una película pasiva fuertemente adherida (generalmente un óxido ) y depósitos de sal en la superficie en presencia de agua, el metal activo debajo de la película quedará expuesto a ataques corrosivos en áreas donde la película pasiva se rompe. . Se desarrollará un potencial eléctrico entre el área grande de la película pasiva (cátodo) y el área pequeña del metal activo expuesto (ánodo). Se producirá una rápida picadura del metal activo.
Este artículo incorpora material de dominio público de Corrosión de celdas de concentración. Administración Nacional de Aeronáutica y Espacio .