Pilha seca

A bateria seca usa células voltaicas com um eletrólito pastoso

O que é uma bateria seca?

A Pilha seca É uma bateria cujo meio eletrolítico consiste em uma pasta e não uma solução. Este macarrão, no entanto, tem um certo nível de umidade e, por tais razões, não está estritamente seco.

A pouca quantidade de água é suficiente para os íons se moverem e, portanto, o fluxo de elétrons dentro da pilha.

Sua enorme vantagem sobre as primeiras baterias molhadas é que, como é uma pasta eletrolítica, seu conteúdo não pode ser derramado, o que aconteceu com baterias molhadas, que eram mais perigosas e delicadas do que suas contrapartes secas.

Dada a impossibilidade de derramamentos, a bateria seca é usada em vários dispositivos portáteis e móveis.

Esses dispositivos representam um conforto de energia, tendo energia química no bolso que pode ser transformada em eletricidade.

Dessa forma, não depende de fotos atuais ou de energia fornecidas por grandes usinas elétricas e sua vasta rede de torres e cabos.

Estrutura da bateria seca

Na imagem, você pode ver sua capa, o que nada mais é do que um filme polimérico, aço e os dois terminais cujas arruelas isolantes se destacam da frente.

No entanto, essa é apenas sua aparência externa. Dentro estão suas partes mais importantes, que garantem seu funcionamento adequado.

Cada bateria seca terá suas próprias características, mas apenas a bateria de carbono de zinco será considerada, da qual uma estrutura geral pode ser esquematizada para todas as outras baterias.

Entenda por bateria a união de duas ou mais baterias, e as últimas são células voltaicas, como será explicado em uma próxima seção.

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Eletrodos

Estrutura interna de uma pilha de carbono de zinco. Fonte: Wikimedia Commons

Na imagem superior, a estrutura interna de uma pilha de carbono de zinco é mostrada. Independentemente da célula voltaica, sempre deve haver (normalmente) dois eletrodos: um dos quais os elétrons se destacam e outro que os recebe.

Os eletrodos são condutores de eletricidade e, para que haja corrente, ambos devem ter diferentes eletronegatividades.

Por exemplo, o zinco, lata branca que envolve a bateria, é onde os elétrons deixam para o circuito elétrico (dispositivo), onde conecta.

Por outro lado, em todo o meio é o eletrodo de carbono gráfico, também imerso em uma pasta de composto NH₄CL, ZNCL₂ e mno₂.

Este eletrodo é aquele que recebe os elétrons e observa que possui o símbolo '+', o que significa que é o terminal positivo da bateria.

Terminais

Como observado acima da haste de grafite na imagem, está o terminal elétrico positivo e abaixo da lata interna do zinco onde os elétrons fluem, o terminal negativo.

É por isso que as baterias carregam marcas '+' ou '-' para indicar a maneira correta de conectá-las ao dispositivo e, assim, permitir que ele ligue.

Areia e cera

Mesmo que não seja mostrado, a pasta é protegida por uma areia de amortecimento e uma vedação de cera que impede que, antes de impactos mecânicos leves, ou agitação, derramar ou entrar em contato com o aço.

Como funciona uma bateria seca?

Para começar, é uma célula voltaica, ou seja, gera eletricidade a partir de reações químicas. Portanto, reações redox ocorrem dentro das baterias, onde as espécies vencem ou perdem elétrons.

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Os eletrodos servem como uma superfície que facilita e permite o desenvolvimento dessas reações. Dependendo de suas cargas, oxidação ou redução de espécies pode ocorrer.

Para entender melhor isso, apenas os aspectos químicos que a bateria de carbono de zinco será explicada.

Oxidação do eletrodo de zinco

Assim que o artefato eletrônico estiver ligado, a bateria liberará elétrons por oxidação do eletrodo de zinco. Isso pode ser representado com a seguinte equação química:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Se houver muito Zn²⁺ Ao redor do metal, uma polarização ocorrerá devido a carga positiva, portanto não haverá mais oxidação. Portanto, o Zn²⁺ Deve ser espalhado pela massa para o cátodo, onde os elétrons de retorno entrarão.

Os elétrons, uma vez que o artefato se ativar, retornam ao outro eletrodo: o da grafite, para conhecer algumas espécies químicas "esperando por ele".

Redução de cloreto de amônio

Como dito antes, na massa, há NH₄Cl e Mne₂, substâncias que giram seu pH ácido. Assim que os elétrons entrarem, ocorrerão as seguintes reações:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Os dois produtos, amônia e hidrogênio molecular, NH₃ e h₂, São gases e, portanto, podem "inchar" a bateria se não sofrerem outras transformações, como as duas seguintes:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2mn₂ => 2mn (OH)

Observe que o amônio foi reduzido (elétrons ganhos) para se tornar NH₃. Então, esses gases foram neutralizados pelos outros componentes da massa.

O complexo [Zn (NH₃)₄]²⁺ facilita a disseminação de íons Zn²⁺ em direção ao cátodo e, assim, impedir a bateria de "parar".

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O circuito externo do artefato obra como uma ponte para elétrons, caso contrário, nunca haveria uma conexão direta entre a lata de zinco e o eletrodo de grafite. Na imagem da estrutura, esse circuito representaria o cabo preto.

Download

As baterias secas têm muitas variantes, tamanhos e tensões de trabalho. Alguns deles não são recarregáveis ​​(células voltaicas primárias), enquanto outros sim (células voltaicas secundárias).

A bateria de carbono de zinco tem uma tensão de trabalho de 1,5 V. Suas formas mudam dependendo de seus eletrodos e da composição de seus eletrólitos.

Chegará um ponto onde todo o eletrólito reagiu e, independentemente de quanto zinco oxida, não haverá espécies que recebam elétrons e promovam sua liberação.

Além disso, pode ser o caso em que os gases formados não são mais neutralizados e continuam exercendo pressão dentro das baterias.

As baterias de carbono de zinco e outras que não são recarregáveis ​​devem ser recicladas, uma vez que seus componentes, especialmente se for o níquel-cádmio, são prejudiciais ao meio ambiente, contaminando solos e águas.

Referências

1. A bateria de "células secas". Recuperado de Makahiki.KCC.Havaí.Edu
2. O que é uma bateria de célula seca? Recuperado do upsbatterycenter.com
3. Como as baterias de células secas funcionam? Recuperado de cienting.com
4. Baterias. Recuperado de ExplinthatStuff.com.