Célula seca: estrutura e operação

Uma célula seca é um tipo de célula eletroquímica que não utiliza eletrólitos líquidos. Em vez disso, utiliza-se um eletrólito sólido ou gelificado, o que torna a célula mais segura e menos propensa a vazamentos. Neste artigo, discutiremos a estrutura e a operação de uma célula seca, explicando como ela funciona e suas principais aplicações.

Funcionamento de uma pilha seca: entenda o processo de geração de energia elétrica.

Uma pilha seca é um dispositivo que gera energia elétrica através de uma reação química interna. Ela é composta por um cátodo, um ânodo e um eletrólito. O cátodo é a parte positiva da pilha, enquanto o ânodo é a parte negativa. O eletrólito é responsável por permitir o fluxo de íons entre o cátodo e o ânodo.

Quando a pilha é conectada a um circuito elétrico, a reação química entre o cátodo e o ânodo gera elétrons. Esses elétrons fluem através do circuito, produzindo energia elétrica. À medida que a reação química ocorre, o eletrólito é consumido e a pilha eventualmente para de funcionar.

As pilhas secas são usadas em uma variedade de dispositivos eletrônicos, como controles remotos, relógios e lanternas. Elas são uma fonte conveniente de energia portátil e são descartáveis, o que as torna uma opção prática para muitas aplicações.

Em resumo, o funcionamento de uma pilha seca envolve uma reação química que gera elétrons, que são então utilizados para produzir energia elétrica. É um processo simples e eficaz que nos permite alimentar nossos dispositivos eletrônicos do dia a dia.

Reações químicas na pilha seca: quais são e como acontecem durante o funcionamento?

As células secas, também conhecidas como pilhas secas, são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica através de reações químicas. Existem várias reações que ocorrem dentro de uma célula seca durante o seu funcionamento, sendo as principais a oxidação do zinco e a redução do dióxido de manganês.

A reação de oxidação do zinco ocorre no ânodo da célula seca, onde o zinco metálico é oxidado a íons de zinco, liberando elétrons no processo. Esses elétrons fluem pelo circuito externo, produzindo corrente elétrica que pode ser utilizada para alimentar dispositivos eletrônicos.

No cátodo da célula seca, a reação de redução do dióxido de manganês ocorre, onde os íons de manganês são reduzidos a íons de manganês (III) durante o processo de descarga da pilha. Essa reação é responsável por absorver os elétrons liberados no ânodo, fechando o circuito elétrico e completando o funcionamento da célula seca.

Essas reações químicas são essenciais para o funcionamento da célula seca, permitindo a geração de energia elétrica a partir da energia armazenada nos reagentes químicos presentes na pilha. É importante ressaltar que as células secas são dispositivos descartáveis e não recarregáveis, sendo utilizadas em uma ampla variedade de aplicações do dia a dia.

Benefícios da pilha seca: descubra as vantagens desse tipo de pilha.

A pilha seca é um tipo de pilha que possui diversas vantagens em relação às pilhas comuns. Uma das principais vantagens é a sua durabilidade, pois as pilhas secas têm uma vida útil mais longa do que as pilhas tradicionais. Além disso, as pilhas secas são mais seguras, pois não vazam facilmente e não apresentam riscos de corrosão, o que as torna ideais para uso em dispositivos eletrônicos.

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Outro benefício das pilhas secas é a sua portabilidade, pois são mais leves e compactas do que as pilhas comuns, facilitando o transporte e o armazenamento. Além disso, as pilhas secas são mais econômicas, pois tendem a durar mais tempo, o que reduz a necessidade de substituição com frequência.

Em resumo, as pilhas secas oferecem durabilidade, segurança, portabilidade e economia, tornando-as uma excelente escolha para alimentar uma variedade de dispositivos eletrônicos. Experimente as pilhas secas e aproveite todos os benefícios que elas podem oferecer!

Três tipos de pilhas: quais são e suas características principais.

As pilhas são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica através de reações eletroquímicas. Existem diversos tipos de pilhas, cada uma com suas próprias características. Neste artigo, vamos falar sobre três tipos de pilhas e suas principais características.

Pilha alcalina

A pilha alcalina é um tipo de célula seca que utiliza hidróxido de potássio como eletrólito. Ela é conhecida pela sua longa vida útil e alta capacidade de armazenamento de energia. Além disso, a pilha alcalina é ideal para dispositivos de alto consumo de energia, como câmeras digitais e brinquedos eletrônicos.

Pilha de zinco-carbono

A pilha de zinco-carbono é uma das pilhas mais comuns e baratas disponíveis no mercado. Ela utiliza zinco como ânodo, carvão como material condutor e dióxido de manganês como cátodo. A pilha de zinco-carbono é ideal para dispositivos de baixo consumo de energia, como controles remotos e relógios de parede.

Pilha de lítio

A pilha de lítio é conhecida pela sua alta densidade de energia e longa vida útil. Ela é utilizada em dispositivos eletrônicos de alta tecnologia, como smartphones, laptops e câmeras digitais. A pilha de lítio é mais leve e compacta do que outros tipos de pilhas, o que a torna ideal para dispositivos portáteis.

Esses são apenas alguns exemplos de tipos de pilhas disponíveis no mercado. Cada tipo de pilha possui suas próprias características e aplicações específicas, por isso é importante escolher o tipo correto para cada dispositivo.

Célula seca: estrutura e operação

Uma célula seca é uma bateria cujo meio eletrolítico consiste em uma pasta e não em uma solução. Esta pasta, no entanto, tem um certo nível de umidade e, por tais razões, não é estritamente seca.

A pequena quantidade de água é suficiente para os íons se moverem e, consequentemente, o fluxo de elétrons dentro da bateria.

Célula seca: estrutura e operação 1

Fonte: Emilian Robert Vicol via Flickr.

Sua enorme vantagem sobre as primeiras baterias úmidas é que, por ser uma pasta eletrolítica, seu conteúdo não pode ser derramado; algo que aconteceu com as baterias molhadas, que eram mais perigosas e delicadas do que suas contrapartes secas. Dada a impossibilidade de derramamentos, a célula seca encontra uso em dispositivos portáteis e móveis.

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Na imagem acima, você possui uma bateria seca de zinco-carbono. Mais precisamente, é uma versão moderna da pilha de Georges Leclanché. De todos, é o mais comum e talvez o mais simples.

Esses dispositivos representam um conforto energético pelo fato de ter no bolso uma energia química que pode ser transformada em eletricidade; e, dessa maneira, não dependem de tomadas ou da energia fornecida pelas grandes usinas e sua vasta rede de torres e cabos.

Estrutura celular seca

Qual é a estrutura de uma célula seca? Na imagem, você pode ver sua capa, que nada mais é do que um filme polimérico, aço e os dois terminais cujas arruelas isolantes se projetam pela frente.

No entanto, essa é apenas sua aparência externa; No seu interior estão as partes mais importantes, que garantem o bom funcionamento.

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

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

Eletrodos

Célula seca: estrutura e operação 2

Fonte: Wikipedia

A estrutura interna de uma célula de zinco-carbono é mostrada na imagem acima. Independentemente da célula voltaica, sempre deve haver (geralmente) dois eletrodos: um do qual os elétrons são liberados e outro que os recebe.

Os eletrodos são materiais eletricamente condutivos e, para que haja corrente, ambos devem ter diferentes eletronegatividades.

Por exemplo, o zinco, uma lata branca que encerra a bateria, é onde os elétrons saem para o circuito elétrico (dispositivo) onde está conectado.

Por outro lado, o eletrodo de carbono de grafite é encontrado em todo o meio; também imerso em uma pasta composta por NH 4 Cl, ZnCl 2 e MnO 2 .

Esse eletrodo é o que recebe os elétrons e observe que possui o símbolo ‘+’, o que significa que é o terminal positivo da bateria.

Terminais

Como visto acima da barra de grafite na imagem, existe o terminal elétrico positivo; e abaixo, do estanho interno de zinco, do qual os elétrons fluem, o terminal negativo.

É por isso que as baterias têm marcas ‘+’ ou ‘-‘ para indicar a maneira correta de conectá-las ao dispositivo e, assim, permitir que ele seja ligado.

Areia e cera

Embora não seja mostrada, a pasta é protegida por uma areia de amortecimento e um selo de cera que evita derramamento ou contato com o aço contra leves impactos mecânicos ou agitação.

Operação

Como funciona uma bateria seca? Para iniciantes, é uma célula voltaica, ou seja, gera eletricidade a partir de reações químicas. Portanto, reações redox ocorrem dentro das baterias, onde as espécies ganham ou perdem elétrons.

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

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Para entender melhor isso, apenas os aspectos químicos da célula de zinco-carbono serão explicados.

Oxidação do eletrodo de zinco

Assim que o dispositivo eletrônico é ligado, a bateria libera elétrons oxidando o eletrodo de zinco. Isso pode ser representado com a seguinte equação química:

Zn => Zn 2+ + 2e

Se houver muito Zn 2+ ao redor do metal, ocorrerá uma polarização de carga positiva, para que não haja mais oxidação. Portanto, o Zn 2+ deve difundir através da pasta para o cátodo, onde os elétrons de retorno entrarão.

Depois que os elétrons ativam o dispositivo, eles retornam ao outro eletrodo: o de grafite, para encontrar espécies químicas “esperando por ele”.

Redução de cloreto de amônio

Como afirmado anteriormente, na pasta existem NH 4 Cl e MnO 2 , substâncias que aumentam seu pH ácido. Assim que os elétrons entram, as seguintes reações ocorrerão:

2NH 4 + + 2e => 2NH 3 + H 2

Os dois produtos, de amoníaco e de hidrogénio molecular, NH 3 e H 2 são gases, e, assim, pode “encher” a bateria se não sofrer outras transformações; como os dois seguintes:

Zn 2+ + 4NH 3 => [Zn (NH 3 ) 4 ] 2+

H 2 + 2MnO 2 => 2MnO (OH)

Observe que o amônio foi reduzido (ganho de elétrons) para se tornar NH 3 . Em seguida, esses gases foram neutralizados pelos outros componentes da polpa.

A [Zn (NH complexo 3 ) 4 ] 2+ facilita a difusão de iões de Zn 2+ para o cátodo e, assim, evitar que a bateria é “stop”.

O circuito externo do dispositivo funciona 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, o referido circuito representaria o fio preto.

Baixar

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

A bateria de zinco-carbono tem uma tensão de trabalho de 1.5V. Suas formas mudam dependendo de seus eletrodos e da composição de seus eletrólitos.

Chegará um momento em que todo o eletrólito reagirá, e não importa o quanto o zinco oxida, não haverá espécies que recebam os elétrons e promovam sua liberação.

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

As baterias de zinco-carbono e outras que não são recarregáveis ​​devem ser recicladas; uma vez que seus componentes, especialmente no caso do níquel-cádmio, são prejudiciais ao meio ambiente por contaminar o solo e a água.

Referências

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  2. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
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  6. Woodford, Chris. (2016) Baterias. Recuperado de: explainthatstuff.com.

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