8- tipos de pilhas
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Tipos de pilhasPilhas no quotidiano, pilhas do futuro
Tipos de pilhas
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
Pilhas primáriasPilha seca
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
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)
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
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.
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
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+
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
Pilhas secundárias
A passagem da corrente no sentido contrário ao dacorrente debitada pela pilha, reverte a reaçãoespontânea e provoca uma situação de não equilíbrio.
Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
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
Pilhas secundáriasPilha de níquel-cádmio
• Elétrodos são cádmio (ânodo) e óxido de níquel (cátodo)
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
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
Pilhas secundárias
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.
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
Pilhas de combustível
Autocarro movido a hidrogénio
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
Pilhas de concentração
Pilhas de concentração
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
Cronologia do aparecimento de algumas pilhas