8- Tipos de Pilhas
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Tipos de pilhasPilhas no quotidiano, pilhas do futuro
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Tipos de pilhas
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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
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Pilhas primáriasPilha seca
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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
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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)
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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
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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.
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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
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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+
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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
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Pilhas secundárias
A passagem da corrente no sentido contrário ao dacorrente debitada pela pilha, reverte a reaçãoespontânea e provoca uma situação de não equilíbrio.
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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
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Pilhas secundáriasAcumulador de chumbo
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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
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Pilhas secundáriasPilha de níquel-cádmio
• Elétrodos são cádmio (ânodo) e óxido de níquel (cátodo)
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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
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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
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Pilhas secundárias
![Page 23: 8- Tipos de Pilhas](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022050707/5572132b497959fc0b91c0b7/html5/thumbnails/23.jpg)
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.
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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
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Pilhas de combustível
Autocarro movido a hidrogénio
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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
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Pilhas de concentração
![Page 28: 8- Tipos de Pilhas](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022050707/5572132b497959fc0b91c0b7/html5/thumbnails/28.jpg)
Pilhas de concentração
![Page 29: 8- Tipos de Pilhas](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022050707/5572132b497959fc0b91c0b7/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: 8- Tipos de Pilhas](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022050707/5572132b497959fc0b91c0b7/html5/thumbnails/30.jpg)
Cronologia do aparecimento de algumas pilhas