Baterías de zinc-aire para audífonos: ¿qué son, cómo cuidarlas, en qué son mejores?

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La batería está cubierta con una etiqueta, cuya eliminación activa la batería. La etiqueta previene el secado de la batería y, tras su eliminación, comienza la descarga gradual. La etiqueta cubre los orificios que permiten el flujo de aire al interior de la batería. El aire juega un papel crucial en la producción de moléculas en la superficie del cátodo (membrana porosa dentro de la batería). Las moléculas producidas se trasladan al ánodo en forma de gel/polvo de zinc. Como resultado de reacciones posteriores, se liberan electrones, que al ser movilizados se convierten en energía eléctrica. La corriente generada puede alimentar el dispositivo.

A - separador, B - gel/polvo de zinc con electrolito, C - carcasa del ánodo, D - aislante, E - carcasa del cátodo, F - orificios para aire, G - catalizador del cátodo, H - recubrimiento que distribuye aire, I - membrana semipermeable

Dado que el aire se toma del entorno, se ha logrado una reducción en el tamaño de la batería manteniendo una alta eficiencia. Los audífonos y los implantes requieren una cantidad relativamente grande de energía (más que, por ejemplo, los relojes, que utilizan baterías de tamaños similares), por lo que es precisamente ahí donde las baterías de zinc-aire han encontrado su aplicación. Si están interesados en aspectos adicionales del campo de la electroquímica, estamos aquí para ayudar :)

Vida útil de las baterías de zinc-aire para audífonos

Por supuesto, no hay una respuesta sencilla sobre cuál es la vida útil de una batería de zinc-aire. Sin embargo, es cierto que son mucho más eficientes que las baterías que tienen el cátodo dentro de un "botón" (donde no hay aire), por lo que contienen mucho menos zinc. La duración de la batería depende principalmente de la naturaleza y la intensidad de su uso, así como del nivel de pérdida auditiva. Aumentar el volumen a un nivel mayor requiere el uso de más energía. También el tamaño de la batería es importante. Las baterías grandes (tamaño 675) funcionarán durante más tiempo que las más pequeñas (tamaño 10). En los estudios realizados, se obtuvieron tiempos de vida útil para baterías de tamaño 10 de hasta 10 días. Para las baterías 312 fue de hasta 12 días. Para las baterías 13 fue de hasta 14 días. Mientras que para las baterías 675 fue de hasta 20 días (1). Las baterías tienen una capacidad de 90-105 mAh para el tamaño 10 hasta 650 mAh para el tamaño 675 (ver: Tabla de reemplazos).

¡Importante!

• Las baterías de zinc-aire son sensibles a las condiciones ambientales. La disminución de la temperatura del entorno afectará la reducción de la vida útil de la batería. Las personas que trabajan en invierno al aire libre deben tener esto en cuenta.
• El aumento de la altitud sobre el nivel del mar también significa una disminución en el contenido de oxígeno en el aire. Por lo tanto, si estás en las montañas, tu batería puede funcionar durante menos tiempo.

Recuerda también:

• Después de quitar la membrana, permite que la batería de zinc-aire se airee libremente (espera aproximadamente un minuto antes de insertarla en el dispositivo).
• Durante la programación del dispositivo, utiliza baterías frescas y eficientes, ya que en estos procesos se consume la mayor cantidad de energía.
• Almacena las baterías a temperatura ambiente.
• Guarda las baterías en sus envases originales. No dejes que toquen objetos metálicos.
• No permitas que los niños jueguen con las baterías.

Otros hechos relacionados con las baterías para audífonos:

• Ánodo: zinc en polvo
• Cátodo: oxígeno (O2)
• Electrolito: hidróxido de potasio (KOH)
• Aplicaciones: audífonos, pagers, vehículos eléctricos

Las baterías de zinc-aire son baterías alcalinas (debido al electrolito utilizado). Este es un tipo de batería muy interesante, incluso si no consideramos la pregunta "¿cómo podemos usar el aire como electrodo?" (en realidad, el oxígeno se suministra al cátodo a través de un orificio en la batería y se reduce en la superficie del carbono).

Muchos sistemas electroquímicos utilizan óxido metálico y zinc. El óxido metálico se reduce, el zinc se oxida, se genera una diferencia de potencial. Así funcionaba el antiguo tipo de batería utilizada en audífonos: baterías basadas en óxido de mercurio y zinc (las baterías de mercurio están actualmente fuera de uso). Si eliminamos el óxido metálico, podemos duplicar la capacidad de la batería, pero ¿de dónde obtendremos el oxígeno? Exactamente. ¡Del aire!

El electrolito en las baterías de zinc-aire es una solución alcalina de hidróxido en agua de 20-40% (relación en peso). Una de las desventajas de esta solución es que tales hidróxidos son higroscópicos: absorben o ceden agua al entorno, dependiendo de la humedad. Tanto la humedad excesiva como la insuficiente afectan negativamente la vida útil de la batería (las membranas selectivas son una solución aquí).

Dado que la batería "no contiene" cátodo (o, en cualquier caso, el peso del cátodo no cuenta en la masa de la batería), la densidad de energía por unidad de masa en las baterías de zinc-aire puede alcanzar valores altos: entre 400-500 Wh/kg (para comparación: 99-123 Wh/kg para cátodos de HgO). Desafortunadamente, la densidad de energía por unidad de volumen sigue siendo baja.

El tiempo de vida útil de las baterías de zinc-carbono, antes de ser expuestas al aire, es de aproximadamente 4-5 años. Después de la activación, su tiempo de funcionamiento no es muy largo, incluso si no se utilizan. Por estas razones (y también debido a la alta densidad de energía por unidad de masa), las baterías de zinc-aire se utilizan para alimentar audífonos.

Curiosidad para pequeños químicos ;-) Cómo hacer una batería de zinc-aire por tu cuenta (en inglés). Recuerda tomar precauciones :):



(1) Rule, A., y Kouba, K. (diciembre de 2013). Baterías para audífonos Rayovac: cosas importantes que saber para garantizar la satisfacción del paciente. AudiologyOnline, Artículo 12293.

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