Conheça mais sobre a Pilha e a Bateria

 

Uma pilha ou bateria é um dispositivo que transforma energia química em energia eléctrica. A pilha tem três partes: os electrodos, o electrólito e o recipiente, mas constitui apenas uma unidade, a bateria é formada por um conjunto de pilhas ligadas em série e normalmente são recarregáveis.

 

Os electrodos são os condutores de corrente da pilha.
O electrólito é a solução que age sobre os electrodos.
O recipiente guarda o electrólito e suporta os electrodos.

Existem dois tipos básicos de pilhas.

A pilha primária é uma pilha na qual a reacção química acaba por destruir um dos electrodos, normalmente o negativo. A pilha primária não pode ser recarregada.

A pilha secundária é uma pilha na qual as acções químicas alteram os electrodos e o electrólito. Os electrodos e o electrólito podem ser restaurados à sua condição original pela recarga da pilha.

Ação Electroquímica é o processo de conversão de energia química em energia eléctrica.
O ânodo é o electrodo positivo de uma pilha.
O cátodo é o electrodo negativo de uma pilha.

 

Capacidade de uma bateria

A capacidade de uma bateria define a sua a capacidade energética é expressa em ampère-hora (1 A·h = 3600 coulombs). Se uma bateria debita um ampère (1 A) de corrente (fluxo) por uma hora, tem uma capacidade de 1 A·h. Se puder fornecer 1 A por 10 horas, sua capacidade é 10 A·h.

Baterias Alcalinas

As pilhas alcalinas são as usadas normalmente em lanternas, rádios, etc…

Vantagens: custo baixo, são vulgares podem-se encontrar com facilidade em qualquer lugar, durabilidade e potencia elevada para seu tamanho/peso.

Desvantagens: a grande maioria dos modelos comercializados não pode ser recarregada e geralmente é necessária a utilização de suportes para utilização nos diversos dispositivos.

Baterias de Chumbo

As Baterias chumbo-ácido foram inventadas no Séc. XIX, tem como componentes básicos o chumbo ou óxido de chumbo e o ácido sulfúrico.

Vantagens: custo relativamente baixo, resistência a grandes variações de temperatura e grande durabilidade.

Desvantagens: pesada, demora bastante tempo a ser carregada, descarrega-se rapidamente, sofre uma diminuição (pequena, mas constante) de voltagem durante sua utilização e não pode ser recarregada totalmente com tanta frequência como os outros tipos. A sua melhor utilização é esporádica, uma vez que este tipo de bateria é desenhado para ser constantemente carregada e eventualmente descarregada (ex.: é o tipo utilizado em automóveis, sendo carregada com o motor em funcionamento e descarrega nos arrancas ou no funcionamento de dispositivos com o veiculo desligado).

 

Lítio

A pilha de Lítio popularizou-se com o aparecimento de micro circuitos electrónicos utilizados em relógios, jogos, etc…

Vantagens: destaca-se entre os demais tipos por descarregar-se muito lentamente quando armazenada carregada (em média 10% ao mês), e pelo tempo de recarga baixo. Entre todos os outros tipos, são as mais leves. Oferecem cerca do dobro da capacidade de uma bateria do tipo NiMH com o mesmo tamanho. O tempo de recarga também é o mais rápido quando comparado aos demais tipos.

Desvantagens: custo elevado.

Níquel-cádmio (NiCd)

A bateria de níquel-cádmio (NiCd) foi inventada no Séc.XX.

Vantagens: potencial energético maior do que o da de chumbo-ácido, o que faz com que seja de 20 a 50% mais leve, proporcionando um tempo de utilização superior para o mesmo peso. Não sofre queda de voltagem durante a utilização.

Desvantagens: custo mais alto do que o da de chumbo-ácido, é muito tóxica para o meio ambiente (devido ao cádmio). Além disto, este tipo de bateria sofre mais com extremos de temperatura, descarregando-se muito rapidamente em temperaturas muito baixas e não se carregando totalmente em temperaturas muito elevadas.

 

Níquel Hidreto Metálico (NiMH)

A bateria de níquel-metal-hidreto (NiMH) possui algumas vantagens em relação aos outros tipos: resiste a um número maior de cargas/descargas na sua vida útil do que as de NiCad, possuindo um potencial energético ligeiramente superior (20% em média); ainda em comparação com as de NiCd, possui custo apenas ligeiramente superior, tempo de recarga inferior e maior resistência a variações de temperatura. Tem praticamente o mesmo peso que as de NiCd. Ambientalmente é mais amigável do que a de NiCD.

Desvantagem: custo superior ao das de níquel-cádmio.

 

Zinco Ar

As pilhas de zinco-ar são a mais recente tecnologia desenvolvida para o armazenamento de energia. Este tipo de bateria funciona extraindo o oxigénio existente no ar para reagir com o zinco e produzir electricidade. Seu princípio de funcionamento é semelhante ao das baterias alcalinas, que também possui zinco no seu interior reagindo com o oxigénio para produzir energia. Porém, nestas baterias o oxigénio é fornecido por um componente interno (dióxido de manganês), nas baterias do tipo zinco-ar , o oxigénio vem da atmosfera, a bateria tem várias aberturas.

Existem dois tipos de baterias zinco-ar: as que podem ser recarregadas e as descartáveis. Baterias deste tipo recarregáveis (onde células de zinco são substituídas) são utilizadas em aplicações como veículos eléctricos movidos a bateria. A grande vantagem deste tipo de bateria é sua durabilidade (tempo de descarga), muito maior do que a dos outros tipos até hoje existentes.

Baterias de Gel

As baterias de gel substituem as baterias de chumbo permitindo uma vida útil mais prolongada. Basicamente não têm evaporação electrolítica e suas consequências, como acontece com as baterias ácidas. Existem baterias de reduzidas dimensões especialmente concebidas para aplicações RFID.

Vantagens – Não têm evaporação electrolítica, maior resistência a temperatura elevadas, choque e vibração.

Desvantagens – Preço mais elevado do que as baterias de chumbo.

Carregador de bateria de gel ou ácida

Carga Baterias

Baterias e pilhas recarregáveis necessitam de carga, existem vários métodos para carregar uma bateria

Tensão Constante:

Também conhecido como carga em “flutuação”, este método aplica uma tensão constante nos pólos da bateria. A corrente de carga será determinada pelas características eléctricas e químicas da bateria em carga. Isso não é recomendável uma vez que se a bateria estiver com suas grelhas internas em curto circuito a corrente circulante pelosistema será elevadíssima. Esse método tem um inconveniente que é o elevado tempo de carga, uma vez que quando mais energia a bateria absorve, menor é a corrente de carga aplicada.

Tensão Constante-Limite Corrente:

método semelhante ao anterior mas com a protecção de sobre-carga evitando assim problemas de correntes elevadas no sistema

Corrente Constante seguido de Tensão Constante:

A bateria é carregada com uma corrente constante até que atinja a sua tensão de flutuação (aprox:10% acima da tensão nominal ), ao que após, o carregador passa a actuar no modo de tensão constante, evitando assim sobrecarga e mesmo a auto-descarga.

Corrente Constante p/ Tempo Definido:

Este tipo de carga aplica uma corrente controlada constante pela bateria por um período determinado limitando o tempo de carga

Corrente Constante seguido de Tensão Corrigida:

A corrente é constante durante a carga até que a bateria atinja sua tensão de carga (20% acima da sua tensão nominal ) então, o carregador comuta para a tensão de flutuação mantendo a bateria neste estado indefinidamente.

Corrente Constante seguido de Tensão Corrigida e Queda de Corrente:

Idêntico ao anterior, a diferença é que quando atinge a tensão de carga, espera até que a corrente da bateria caia abaixo de 1% da sua capacidade nominal para que então comute para a tensão de flutuação, o que garante uma carga mais eficiente. É o método que melhor carrega a bateria, sem nenhum risco de dano.

Delta de Tensão Zero ou Negativo:

Aplica-se uma corrente constante pela bateria de forma a que sua tensão vá subindo (absorvendo energia) ate um ponto em que a subida de tensão termina. Neste ponto, em que a tensão parou de subir, termina-se a carga sob a condição de Delta V Zero. Em alguns tipos de bateria, após o ponto de delta de tensão zero, a tensão começa a cair produzindo uma variação de tensão para baixo, caracterizando o termino por Delta V Negativo.

Temperatura Máxima:

A corrente de carga é bastante elevada, limitada apenas pela temperatura da bateria.Necessita de refrigeração para que se mantenha a temperatura da bateria sempre constante no seu limite máximo

Fonte

Um pouco sobre pilhas e baterias

Sabemos que ambas fornecem energia para diversos aparelhos, como telefones celulares, brinquedos, MP3… Enfim, tudo que necessita de uma fonte energética portátil. Mas do que são feitas? Como essa energia é produzida? Podemos descartá-las em lixo comum? Essas perguntas são freqüentes e vamos tentar explicá-las usando um pouco de química.

Por dentro de uma Pilha

As pilhas comuns secas são formadas por: Zn (zinco), MnO2 (óxido de manganês), grafite e NH4Cl (cloreto de amônio). Já as pilhas alcalinas só diferem quanto ao eletrólito, ou seja, ao invés de NH4Cl utiliza-se KOH (hidróxido de potássio).
Para aparelhos que exigem maior potência são utilizados baterias, que são várias pilhas associadas em série (uma atrás da outra).

Como tudo isso faz um equipamento eletrônico funcionar?
O funcionamento se dá através de uma reação química, produzindo assim uma corrente elétrica, que se inicia quando fechamos o circuito, ou seja, quando ligamos o aparelho. A corrente elétrica fornece a energia necessária para o funcionamento do aparelho.

Descarte
Já sabemos como as pilhas funcionam, mas como elas deixam de funcionar? Isso ocorre quando as quantidades dos materiais que reagem, não são suficientes para que essa reação continue acontecendo. Portanto, mesmo sem funcionar uma pilha ainda contem muitos materiais.
Uma dúvida bastante comum é o que fazer com as pilhas quando elas “acabam”, jogar no lixo comum? Levar a algum posto de recolhimento?
Em algumas pilhas pode-se encontrar o aviso de que podem ser descartadas em lixo comum, o que não está errado, desde que o aterro sanitário de destino esteja dentro das normas estabelecidas pela legislação para essa finalidade. Mas, e o que restou na pilha? Será que não poderia ser reaproveitado ao invés de esperarmos a sua decomposição? A resposta é sim e já existem empresas que fazem a recuperação desses materiais possibilitando sua reutilização.
Para que se faça o reaproveitamento é necessário que levemos pilhas e baterias velhas a lojas de produtos eletrônicos, fabricantes ou qualquer lugar perto de nossa casa onde se faz o recolhimento. O site que segue tem alguns postos de recolhimento espalhados pelo país.

Http://www.mma.gov.br/port/sqa/prorisc/pilhasba/coletas/baterias/corpo.html

Riscos do descarte inadequado
Uma boa alternativa são as pilhas/baterias recarregáveis, pois além significar uma economia para o usuário, representa uma diminuem na produção de resíduos, que se acaso cair em rios, córrego, entre outros mananciais; podem causar desequilíbrio ambiental naquela área.
Se essa água for usada para irrigação ou consumo direto pode provocar problemas à saúde. Por exemplo, o cádmio (Cd) pode provocar disfunções renais e osteoporose. O mercúrio (Hg) causa diversos transtornos, desde vômitos, diarréia, irritação nos olhos, a problemas neurológicos e prejudicar o desenvolvimento do feto em caso de gravidez. Assim como o mercúrio o chumbo (Pb) também causa problemas neurológicos. Sabendo disso cabe a nós decidirmos se contribuímos e incentivamos fazendo o re-uso, e a reciclagem ou a permanente exploração de recursos naturais, estes são finitos.
Para mais informações:

Http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=residuos/index.php3&conteudo=./residuos/pilhas.html

Sabendo disso cabe a nós decidirmos se contribuímos e incentivamos fazendo o re-uso, e a reciclagem ou a permanente exploração de recursos naturais, estes são finitos.

Curiosidade:
Quem já sentiu um choque quando encostou qualquer objeto de metal (garfo, colher, etc.) numa obturação? Se você respondeu sim, pode-se dizer que sua boca já funcionou como uma pilha… É estranho, mas o que ocorre em nossa boca segue o mesmo princípio das pilhas comuns. A amálgama, massa utilizada pelo dentista para preencher a cavidade no tratamento dentário, é composta por vários metais (Sn, estanho; Ag, prata; Hg, mercúrio), que ao entrar em contato com um garfo (ferro), cria-se uma corrente elétrica pequena, por isso sentimos aquela dorzinha aguda. Um auxiliar importante para que isso ocorra é a saliva que funciona como ponte salina, mantendo o equilíbrio das cargas.

http://www.mma.gov.br/port/sqa/prorisc/pilhasba/coletas/baterias/corpo.html

http://www.fau.ufrj.br/spessoal/pilhas.html