BATERIA DE CHUMBO E PILHA DE NÍQUEL

BATERIA DE CHUMBO E
PILHA DE NÍQUEL / CÁDMIO

Jocimar Kobernovicz e Micheli Klosowski *

Rubens Ferrari **

RESUMO

Em nosso dia-a-dia, fazemos o uso de equipamentos que nos auxiliam a tornam nossa vida mais ágil. Porém, muitas das vezes, não nos damos conta do que e de que forma as coisas acontecem. As pilhas e baterias é um destes casos. Fazemos o uso delas diariamente, no entanto, não as conhecemos e não sabemos quais as suas composições. O objetivo deste trabalho é apresentar, de forma simplificada, a maneira que as pilhas de níquel/cádmio e as baterias de chumbo se apresentam em seu interior, sejam elas químicas ou físicas, apresentar ainda, suas características, vantagens, desvantagens e principalmente as reações e composições químicas que ocorrem para a geração de energia.

Palavras-chave: Pilhas. Baterias. Reações.

        

ABSTRACT        

In our day-to-day life, we make use of equipment that helps us and make our lives more agile. But many times, we do not realize what and in what form things happen. Batteries are one of these cases. We use them daily, however, we do not know them and we do not know what their compositions are. The objective of this work is to present, in a simplified way, the way that nickel / cadmium batteries and lead batteries are present inside them, be they chemical or physical. Also, its characteristics, advantages, disadvantages and mainly the reactions and chemical compositions that occur for the generation of energy.

Key-words: Batteries. Batteries. Reactions.

1 Introdução

As baterias ou pilhas são dispositivos capazes de transformar energia química em energia elétrica, fazendo com que um determinado aparelho elétrico possa funcionar. A diferença básica dos dispositivos é que a pilha contém dois eletrodos - condutores de corrente elétrica de um sistema que gera ou consome energia elétrica - e um eletrólito - soluções que permitem a passagem dos elétrons. Já a bateria é formada por um conjunto de pilhas ligadas umas ás outras, isto é, o pólo positivo de uma pilha está ligado ao pólo negativo de outra e assim sucessivamente.

Uma das baterias mais conhecidas e comuns no cotidiano é a bateria ou acumulador de chumbo, que é a bateria usada em automóveis. Normalmente as baterias utilizadas nos automóveis são de 12V compostas por 6 pilhas ou células. O pólo negativo (ânodo) corresponde às placas de chumbo e o pólo negativo (cátodo) corresponde às placas de chumbo com óxido de chumbo IV (Pb02).

Já a pilha de níquel-cádmio é uma das mais utilizadas em todo o mundo, são elas as responsáveis por manter aparelhos como filmadoras e celulares em funcionamento, e, além disso, podem ser recarregadas milhares de vezes. Dizemos que uma bateria possui este aspecto por que todas as semirreações que ocorrem para seu funcionamento podem acontecer de forma reversível.

Neste estudo, será apresentado um breve histórico, as características e as reações químicas envolvidas, tanto na produção e funcionamento das baterias de chumbo, como também nas pilhas de níquel / cádmio.

2 desenvolvimento

2.1 BATERIA DE CHUMBO

2.1.1 Histórico

        Os primeiros indícios da existência da bateria surgiram no ano de 1800 quando se tinha a idéia de armazenar a corrente elétrica por meio de uma transformação química. Essa descoberta foi realizada pelo físico Alessandro Volta, o qual descobriu a pilha galvânica. Já em 1859 Gaston Plante idealizou uma bateria que acumulava energia elétrica, a qual consistia de duas placas de chumbo enroladas em forma de espiral, separadas por tiras de borracha e mergulhadas em solução de ácido sulfúrico. 

2.1.2 Características

        O chumbo se encontra na natureza acumulado em minas como resultado dos processos de diferenciação que ocorreram durante a evolução do planeta. O principal uso de chumbo nos dias atuais é na fabricação de baterias de chumbo - ácido. Quando se discute o impacto ambiental desta atividade, deve -se levar em consideração desde a extração de chumbo nas minas até sua utilização na indústria. O Brasil praticamente não possui reservas minerais deste elemento. Assim, a maior parte do chumbo existente no país procede de importações. A questão ambiental e o desenvolvimento tecnológico O efeito da produção de baterias sobre o ambiente pode ser dividido em dois aspectos: ocupacional, devido à contaminação do ambiente interior à fábrica e ambiental, devido à emissão de efluentes para as regiões externas à fábrica.

        As baterias de chumbo possuem altas correntes, que permitem dar partida em motores graças aos elevados valores de densidade de potência que apresentam. As placas de chumbo revestidas de PbO2 (placas negativas) são ligadas ao conector positivo. Enquanto que as placas de chumbo (placas positivas) são ligadas ao conector negativo. Elas são separadas por algum papelão, plástico ou algum papel separador microporoso.

        Esse conjunto é colocado no compartimento da bateria e mergulhadas em uma solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4) com uma densidade de aproximadamente 1,28 g/cm3. A figura 01 apresenta como a bateria é montada em seu interior.

Figura 1 – Interior da bateria de Chumbo

[pic 1]

Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/quimica/bateria-chumbo-dos-automoveis.htm

        A composição básica da bateria é essencialmente, chumbo, ácido sulfúrico e materiais plásticos. O chumbo está presente na forma de chumbo metálico, ligas de chumbo, bióxido de chumbo e sulfato de chumbo. O ácido sulfúrico se encontra na forma de solução aquosa com concentrações variando de 27% a 37% em volume.

2.1.3 Reações Químicas envolvidas

        As semi-reações e a reação global que ocorrem nessa bateria são:

Ânodo:            Pb + HSO41- + H2O  ↔ PbSO4  + H3O1+  + 2e-
Cátodo:           PbO2  + HSO41- + 3H3O1+  + 2e- ↔ PbSO4  + 5H2O________
Reação global: Pb + PbO2 + 2 HSO41-+ 2 H3O1+↔ 2 PbSO4 + 4 H2O

        Como pode ser observado pela seta dupla acima, essas reações são reversíveis, o que significa que é possível recarregar novamente as baterias de chumbo por se fornecer energia ao sistema, ou seja, é possível passar uma corrente elétrica fornecida por um gerador de corrente contínua. Desse modo, o sentido dessas reações é invertido, ocorrendo a regeneração de grande parte do ácido sulfúrico e carregando, assim, a bateria. No automóvel, essa diferença de potencial que fornece energia e recarrega a bateria é feita pelo dínamo ou pelo alternador.