PilhasDo quotidiano e do Futuro

IntroduoElctrodos: nodo; Ctado; Electrlito;

nodo Ocorre a reaco de Oxidao; Ctado Ocorre a reaco de Reduo; Electrlito Intervm nas reaces Oxidao-Reduo,possibilitando a troca a de electres.

Concentrao*

De Leclanch

Seca

Combusto Pilhas Primrias

xido de Prata

Mercrio

Secundrias

Alcalina

Ltio

Pilha de Leclanch George Leclanch, 1866 Electrlito: Pasta hmida (NH4Cl, ZnCl2 e MnO2) nodo: Grafite Ctodo: Zinco

Pilha Seca de Leclanch Aplicaes de baixos/mdios valores de corrente elctrica; d.d.p. = 1,5 V Electrlito: NH4Cl + gesso + ZnCl2 nodo: Zn (oxidao) Ctodo: grafite + MnO2+ Creduo

Pilha Seca de Leclanch Ctodo 2NH4+ (aq) + 2MnO2 (s) + 2 e- Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)

nodo Zn (s) Zn2+ (aq) + 2 e Reaco Global Zn (s) + 2NH4+ (aq) + 2MnO2 (s) Zn2+ (aq) + Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)

Pilhas de MercrioPilhas de Mercrio (Constituio) Electrlito

Ctodo

HgOnodo NaHO/KHO

Zn/Hg

APLICAES

Vantagens As pilhas de mercrio so compactas, Tm um longo perodo de vida (10 anos) Mantm o nvel de tenso de 1,35V at o final da sua vida

Desvantagens O mercrio que compe a pilha altamente txico e prejudicial ao meio ambiente. Podem causar doenas no sistema nervoso, nos rins, sistema respiratrio, viso, e at cancro.

Pilha de xido de Prata Elevados custos d.d.p = 1,5 V

Pilha de xido de Prata nodo: Zn Ctodo: Ag2O + MnO2 Electrlito: KHO NaHO

Zn + Ag2O ZnO + 2Ag

Pilha de xido de Prata

Pilhas de ltio.

Fig. Pilha de Ltio

Primeira comercializao: Dcada de 70 Clulas galvnicas primrias; nodo: Litio metlico Ctado: Dioxido de mangans. D.d.p: 1,5 V 3, 0 V Por terem um custo inferior ao das pilhas de zincoprata, substituram as pilhas de mercrio

Pilhas AlcalinasPilhas Alcalinas (Constituio) Electrlito nodo Gel KHO Ctodo Grafite (C) E MnO2

Zn

APLICAES

Vantagens das pilhas Alcalinas Apresentam um d.d.p de 1,54 V Tm uma durao mdia superior Trabalham melhor a temperaturas baixas. Apresentam uma boa resistncia corroso pelo que no vertem lquido para o exterior Fornecem, durante mais tempo, uma corrente elctrica de intensidade superior.

Acumuladores de chumbo

Pilha de nquelhidreto metlico Pilhas de NquelCdmio (Ni-Cd) Pilhas de Li-ion

Pilhas Secundrias

Acumuladores de ChumboAcumuladores de Chumbo (de Plant) Inventados pelo engenheiro Gaston Plant em 1859

Fig. - Gaston Plant

Fig. Acumulador de chumbo.

Fig. Conjunto de elementos de clulas

6 clulas 2 V cada; F.e.m de 12 V

Fig. 1 Representao esquemtica da clula unitria das baterias.

Reaces de elctrodos: nodo Pb(s) + SO42 (aq) PbSO4 (aq)+ 2e Ctodo PbO2 (s)+ SO42 (aq) + 4H+ (aq)+ 2e PbSO4 (aq) + 2H2O(l)

Pb(s) + PbO2 (s) + 2H2SO4 (aq) -> 2 PbSO4 (aq) + 2H2O(l)

Pilhas de Nquel-Cdmio (Ni-Cd) Leves e recarregveis Custo relativamente elevado Riscos ambientais efeito memria Menor tempo de vida til

Pilhas de Nquel-Cdmio (Ni-Cd) Ctodo (xido de Nquel em meio alcalino) NiO(OH) (s) + H2O (l) + e- Ni(OH)2 (s) + OH- (aq)

Electrlito: KOH nodo (Cdmio) Cd (s) + 2OH- (aq) Cd(OH)2 (aq) + 2e-

Pilhas de Nquel-Cdmio (Ni-Cd)

Pilha de nquel-hidreto metlicoVs. Pilhas Ni-Cd > taxas E. armazenada por m ou V - prejudicial

Pilha de nquel-hidreto metlico nodo (hidreto metlico) MHab + OH M + H2O + e Ctodo NiOOH + H2O + e Ni(OH)2 + OH Reao Global (descarga) NiOOH + MHab Ni(OH)2 + M (1,2 V)

Pilhas de Li-ionDcada de 80:o John Bannister Goodenough desenvolve a pilha Li-ion,

comercializada em 1991.

Vantagens: Densidade da energia elevada; Carregamento; Pronta para Usar; No vicia; Capacidade; Menor peso;Fig. Pilha de Li-ion

As Pilhas do FuturoPilhas de Combustvel

Combustvel

Oxidante

Hidrognio

Oxignio

Nota: No se tratam de Clulas Galvnicas

Constituio e Funcionamento

nodo

Ctodo

Electrlito

Elctrodos de Platina

Membrana Permevel a Protes

ProblemasComo obter o Hidrognio?

Causa Poluio? Perigoso? Como armazenar o Hidrognio? Tecnologia muito Cara? E as Mentalidades?

Fontes de Hidrognio

Fornecimento Elctrico Atravs de Energias Renovveis

Tipos de PC

A Utilizao em srie destas Pilhas Maximiza a sua Potncia e Eficincia

Aplicaes

Esquema Auto-SuficienteA energia contida num kg de hidrognio trs vezes maior do que a energia contida num kg de gasolina.

Perguntas Explique a diferena entre uma pilha primria e uma secundria. A pilha primria uma pilha na qual a reaco qumica acaba por destruir um dos elctrodos, no podendo ser recarregada. A pilha secundria uma pilha na qual as reaces qumicas provocam alteraes nos elctrodos e no electrlito, podendo estes ser restaurados ao recarregarmos a pilha.

Identifique os dois elctrodos existentes numa pilha e distinga-os. As pilhas tm como elctrodos o nodo e o ctado. No nodo ocorre uma reaco de oxidao, enquanto que no ctado verifica-se uma reaco de reduo. Os electres migram do nodo para o ctado, sendo o seu transporte assegurado pelo electrlito.