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beatriz-oliveira
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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.