modelo para resumo expandido

Estudo do impacto que a forma de carregamento pode causar
no tempo de vida útil de baterias de chumbo ácido
Lucas Chagas Rodrigues1, Kimon Stylianos Pediatidakis2, Michele Rodrigues Hempel Lima2
1,2
Centro Universitário FEI
[email protected]; [email protected]
Resumo: Este trabalho estudou o impacto que o sinal
200
contínuo de carregamento de baterias de chumbo ácido
pode acarretar na sua vida útil. Através das análises
químicas, tentou-se levantar um perfil para mudanças no
eletrólito, assim como uma análise dos eletrodos pela
massa e por microscopia.
180
2. Metodologia
Célula
D
Célula
C
Célula
E
Célula
F
160
Massa [g]
140
1. Introdução
A bateria de chumbo ácido possui esta designação
pois é composta basicamente por anodos de chumbo se
alternando com catados de PbO2, todos imersos em
ácido sulfúrico. E apesar dos avanços de engenharia
trazerem melhorias para sua vida útil, sua química
essencial continua a mesma, sendo as reações de
descarga do anodo e catodo apresentadas abaixo,
respectivamente. [1].
Célula
B
Célula
A
120
100
Eletrodo Anodo
80
Bateria nova
Bateria ciclada
60
0
5
10
15
20
25
30
Número do eletrodo
Figura 3 – Massa dos eletrodos.
Os eletrodos também passaram por uma análise de
microscopia, onde utilizou-se um microscópio
eletrônico de varredura (MEV) (Figura 4). Pode-se notar
que a superfície da grade metálica da bateria ciclada não
é tão porosa quanto da nova, que por sua vez apresenta
substâncias aderidas à superfície do eletrodo.
A bateria foi carregada (Figura 1) e descarregada,
onde periodicamente era analisado o eletrólito de cada
uma das células, através da titulação e densimetria.
Figura 4 - Imagem do MEV das grades.
Figura 1 – Formato de onda utilizada na recarga.
4. Conclusões
3. Resultados experimentais
Levantou-se para cada célula da bateria um gráfico
de sua densidade e concentração em função do número
de ciclos (Figura 2). Pesou-se os eletrodos de cada
célula para a bateria ciclada e para a nova (Figura 3).
Pode-se perceber que os eletrodos da bateria ciclada
tendem a ser mais pesados que os da bateria nova, em
especial os eletrodos da Célula D.
10
1.6
1.2
A
B
C
D
E
F
6
4
0.8
0.4
Densidade [g/mL]
Concentração [mol/L]
Densidade
8
A análise do eletrólito indica um maior desgaste na
célula D, que teve uma diminuição drástica de sua
densidade e em sua concentração de ácido sulfúrico. Em
relação aos eletrodos, percebe-se que na célula D tem-se
uma maior massa, devido a queda na quantidade de
ácido no eletrólito, o sulfato do ácido converteu-se em
PbSO4, que pode ter ficado retido dentro dos
separadores, sem que fosse regenerado em ácido. Na
análise por microscopia, observou-se que a grade do
eletrodo da bateria ciclada está recoberta por uma
camada de óxido de chumbo, o que pode ter prejudicado
a deposição do PbSO4, impossibilitando a eletrólise para
sua regeneração em ácido sulfúrico e ficando retido
dentro dos separadores.
5. Referências
[1] L. S. Brown, T. A. Holmes, Química Geral
Aplicada à Engenharia; Cengage Learning.
Agradecimentos
2
Concentração
0
0.0
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
Número de ciclos
Figura 2 – Densidade e concentração do eletrólito.
A empresa SMS/Legrand. A professora Dra. Daniella C.
dos Santos da Engenharia de Materiais pelo suporte com a
análise de microscopia e ao professor Dr. Luiz Novazzi
pelo suporte à pesquisa.
1
Aluno de IC do Centro Universitário FEI bolsista CNPQ.