Els electròlits, substàncies capaces de conduir l'electricitat a través de la dissociació d'ions en solucions aquoses, tenen un paper fonamental en el camp de l'electricitat.
La seva capacitat per separar i mobilitzar ions carregats elèctricament permet la conducció de corrent elèctric en una varietat d'aplicacions, des de bateries i cel·les de combustible fins a processos químics i electròlisi.
En aquest article, s'exploraran detalladament els conceptes subjacents dels electròlits i se n'analitzarà la importància en la vida quotidiana i en el desenvolupament de tecnologies sostenibles.
Què són els electròlits?
Per comprendre la funció dels electròlits en electricitat, primer hem de definir què són els electròlits. En termes senzills, els electròlits són substàncies que contenen ions carregats elèctricament, ja sigui positius (cations) o negatius (anions). Aquests ions s'alliberen en una solució aquosa i són capaços de conduir un corrent elèctric.
Els electròlits poden ser inorgànics, com el clorur de sodi (sal comú) o l'àcid sulfúric, o poden ser orgànics, com els àcids i les bases febles.
A més, els electròlits es poden trobar en una varietat de formes, des de líquids fins a gels i sòlids, depenent de la seva aplicació.
Funció dels electròlits a l'electricitat
Els electròlits tenen un paper essencial en la conducció de lelectricitat a causa de la seva capacitat per separar els ions carregats.
Quan una diferència de potencial (tensió) s'aplica mitjançant un electròlit, els ions positius i negatius es mouen cap als pols oposats, generant un corrent elèctric. Aquest procés s'anomena electròlisi.
Exemple
Els ions es mouen a través de l'electròlit, alliberant electrons al càtode i acceptant electrons a l'ànode, cosa que genera un corrent elèctric que es pot utilitzar per alimentar dispositius electrònics.
A l'electròlisi de l'aigua, un altre exemple destacat, s'utilitza una solució electrolítica d'aigua amb petites quantitats de sal per descompondre l'aigua als seus components, hidrogen i oxigen, mitjançant l'aplicació d'un corrent elèctric.
Tipus d'Electròlits
Hi ha diversos tipus d'electròlits, cadascun amb propietats i aplicacions específiques. Alguns dels tipus més comuns inclouen:
-
Àcids: contenen ions d'hidrogen (H+) i són comuns en bateries de plom-àcid, com les utilitzades en automòbils. La reacció química a aquestes bateries implica la transferència d'ions d'hidrogen entre l'ànode i el càtode.
-
Alcalins: contenen ions hidroxil (OH-) i són comuns en bateries alcalines, com les bateries alcalines AAA. Aquestes bateries són conegudes per la seva llarga durada i alta eficiència.
-
Salins: contenen ions positius i negatius derivats de sals dissoltes en aigua. El clorur de sodi és un exemple d'electròlit salí comú.
-
Sòlids: són materials que poden conduir ions a través de la seva estructura cristal·lina sòlida. Es fan servir en bateries d'estat sòlid i mostren avantatges en termes de seguretat i densitat d'energia.
Exemples d'aplicacions en electricitat
Els electròlits tenen una àmplia gamma d'aplicacions a l'electricitat, que van des de bateries i cel·les de combustible fins a processos químics i electròlisi.
Aquí es descriuen algunes de les aplicacions més notables:
Bateries
Les bateries són un dels exemples més comuns de l'aplicació d'electròlits a l'electricitat.
Des de bateries alcalines a dispositius petits fins a bateries d'ions de liti en vehicles elèctrics, els electròlits permeten emmagatzemar i alliberar energia de manera controlada.
Cel·les de combustible
Les cel·les de combustible utilitzen electròlits per generar electricitat a partir de reaccions químiques, com l'oxidació de l'hidrogen i l'oxigen.
Aquestes cel·les són una font denergia neta i eficient que sutilitza en vehicles elèctrics i aplicacions estacionàries.
Electròlisi
L'electròlisi és un procés que utilitza electròlits per descompondre substàncies químiques als components bàsics mitjançant l'aplicació d'un corrent elèctric. Aquest procés s'utilitza en la producció d'hidrogen, la galvanització de metalls i la purificació de minerals.
Capacitors electrolítics
Els capacitors electrolítics utilitzen electròlits per emmagatzemar càrregues elèctriques. Són comuns en circuits electrònics i s'utilitzen per suavitzar fluctuacions de voltatge i emmagatzemar energia en dispositius com a fonts d'alimentació.
Electroquímica
L'electroquímica és una branca de química que estudia les reaccions químiques que involucren la transferència d'electrons i ions.
Els electròlits són fonamentals a l'electroquímica i s'utilitzen en una varietat d'aplicacions, com la síntesi de productes químics i la investigació en energia.
Electròlits a l'energia solar
Els electròlits tenen una rellevància crucial a l'esfera de l'energia solar, influint tant en la conversió fotovoltaica de la llum solar en electricitat com en l'emmagatzematge d'energia.
Energia fotovoltaica
Això maximitza leficiència de conversió i amplia el potencial de generació delectricitat a partir de la radiació solar.
Emmagatzematge d'energia
A l'àmbit de l'emmagatzematge d'energia solar, les bateries solars tenen un paper vital per superar la variabilitat de la disponibilitat de la llum solar. Aquestes bateries utilitzen electròlits al seu interior per facilitar la transferència delectrons durant la càrrega i descàrrega.
Les bateries de ions de liti, comuns en sistemes d'emmagatzematge solar, exemplifiquen com els electròlits permeten que l'energia excedent generada durant el dia s'emmagatzemi per a ús posterior, com durant la nit o en dies ennuvolats. Aquest emmagatzematge millora l'eficiència i la confiança dels sistemes d'energia solar, en garantir un subministrament continu d'electricitat.