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