8- tipos de pilhas

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Tipos de pilhas Pilhas no quotidiano, pilhas do futuro

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Page 1: 8- Tipos de Pilhas

Tipos de pilhasPilhas no quotidiano, pilhas do futuro

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Tipos de pilhas

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Pilhas primáriasPilha seca

• Na pilha seca ou pilha de Leclanché , o ânodo de zinco (polo negativo) é constituído pelo recipiente da pilha . O cátodo (polo positivo) é uma barra de grafite que atua como elétrodo inerte .

• Entre os elétrodos existe uma pasta húmida de NH4Cl (eletrólito) misturado com ZnCl2 e MnO2

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Pilhas primáriasPilha seca

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Pilhas primáriasPilha seca

• A pilha seca tem uma f.e.m inicial de 1,5 V e com o uso diminui até cerca de 0,8 V.

• Foi bastante usada no século XX em lanternas portáteis, brinquedos, etc.

Vantagens:• Baixo custo• Feita de material não tóxico

Desvantagens :• não pode ser recarregada nem

reciclada• propensa a derramar• curta vida útil• energia potencial e corrente

instáveis

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Pilhas primáriasPilha alcalina

• É uma versão melhorada e mais cara da pilha seca;

• O ânodo é de Zn e o cátodo é uma mistura de grafite e MnO2

• O eletrólito, alcalino, é geralmente um gel de KOH ou NaOH

• A reação que ocorre pode ser traduzida pela equação:

Zn(s) + 2 MnO2(s) →ZnO (s) + Mn2O3 (s)

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Pilhas primáriasPilha alcalina

Vantagens:• Tempo de vida útil cerca de 50% superior ao de uma pilha

seca ( o ânodo Zn sofre menos desgaste em condições básicas)

• Tensão constante (1,5 V) durante mais tempo

Desvantagens:

• Mais cara que a pilha seca

• Não é recarregável

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Pilhas primáriasPilha de mercúrio

• Pilhas com a forma de botão, são frequentemente utilizadas em relógios e calculadoras

• O ânodo é uma amálgama de Zn e Hg, o cátodo é uma pasta de óxido de mercúrio (II) ligada a um botão de aço e o electrólito é uma pasta de ZnO e KOH.

• O recipiente que contém a pilha é de aço inoxidável.

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Pilhas primáriasPilha de mercúrio

Vantagens:

• Tamanho reduzido

• Tempo de vida longo (cerca de 10 anos)

• Diferença de potencial muito constante (1,35 V), o que a torna adequada a aplicações sensíveis como pacemakers ou auxiliares de audição

Desvantagens:

• Muito poluente

• Mais cara que a pilha seca

• Não é recarregável

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Pilhas primáriasPilha de lítio e iodo

• Trata-se de uma pilha no estado sólido

• Na pilha de lítio e iodo, o ânodo é o lítio metálico e o cátodo é um complexo de iodo; os dois elétrodos sólidos estão separados por uma fina camada cristalina de iodeto de lítio.

• A corrente passa através do cristal pela difusão dos iões Li+

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Pilhas primáriasPilha de lítio e iodo

Vantagens:

• Elevada resistência

• Corrente de baixa intensidade muito confiável

• Leve

• Elevada duração ( 5 a 8 anos)

• Não emite gases

Desvantagens:

• Não é recarregável

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Pilhas secundárias

A passagem da corrente no sentido contrário ao dacorrente debitada pela pilha, reverte a reaçãoespontânea e provoca uma situação de não equilíbrio.

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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo

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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo

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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo

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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo

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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo

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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo

Vantagens• Produção de corrente elétrica em pouco

tempo• Facilmente recarregávelDesvantagens:• Peso elevado• Contém solução de ácido sulfúrico, que é

tóxico e corrosivo em caso de derrame

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Pilhas secundáriasPilha de níquel-cádmio

• Elétrodos são cádmio (ânodo) e óxido de níquel (cátodo)

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Pilhas secundáriasPilha de níquel-cádmio

Vantagens:• Recarregável• Voltagem constante de 1,4 V• Mais leve e pequena do que acumuladores de chumboDesvantagens:• Muito cara• Potencial poluente ambiental devido aos resíduos de cádmio

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Pilhas secundáriasPilhas de lítio

• Existem diversas pilhas de lítio, em que este é combinado com um material catódico apropriado

• O exemplo mais representativo são as pilhas de lítio-dióxido de manganésio, muito utilizadas em máquinas fotográficas e telemóveis

• A reação global que ocorre durante a descarga da pilha pode ser traduzida por

4 Li + MnO2 → 2 Li2O + Mn

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Pilhas secundárias

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Pilhas de combustível

• Pilhas cujos reagentes devem ser constantemente renovados e os produtos constantemente removidos.

• Processo de queima de um combustível tem um rendimento muito baixo (cerca de 40%)

• Nestas pilhas, as reações de combustão ( reações de oxidação-redução) são realizadas por meios eletroquímicos.

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Pilhas de combustível

• Uma pilha de combustível típica baseia-se na reação de formação de água a partir de hidrogénio e oxigénio: é a pilha de combustível hidrogénio-oxigénio.

• Elétrodos- carbono ou platina • Eletrólito – solução de KOH

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Pilhas de combustível

Autocarro movido a hidrogénio

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Pilhas de combustível

Vantagens:• Rendimento elevado (70 a 80%)• Funcionamento contínuo• Não poluente ( pilha de combustível hidrogénio- oxigénio)• Mais leve do que a bateria de chumbo

Desvantagens:• Não armazena energia química• Reagentes devem ser continuamente renovados e produtos

continuamente removidos• Elevado custo• Pilha de combustível de hidrocarbonetos é poluente

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Pilhas de concentração

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Pilhas de concentração

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As pilhas e a poluição

• Uma pilha ideal deveria ser barata, portátil e nãopoluente quando descartada; deveria, ainda,manter constante a d.d.p. .

• As pilhas contêm substâncias perigosas para osseres vivos, sobretudo metais como Hg, Cd, Pb (sãotóxicos mesmo a concentrações muito baixas e têmtendência a acumular-se nos organismos vivos)

• Têm sido desenvolvidos processos para tratar aspilhas usadas, com o objetivo de reciclar oselementos valorizáveis

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Cronologia do aparecimento de algumas pilhas