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Pilhas, baterias e células a combustível – pilhas simples, recarregáveis e a combustível

QuímicaEletroquímicaIdades 17–18

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Quatro telas sobre pilhas químicas. Pilhas simples: escolha dois metais, leia a tensão a partir da diferença de potenciais-padrão de eletrodo, ligue pilhas em série para acender um LED e registre uma tabela de resultados. Células a combustível: hidrogênio–oxigênio (eletrólito ácido ou alcalino) e metanol, com semirreações, uma curva de tensão por densidade de corrente e a eficiência comparada com a de um motor a gasolina. Pilhas recarregáveis: uma bateria de chumbo–ácido e uma de íons de lítio descarregam (pilha galvânica) e recarregam (eletrólise), em comparação com uma pilha alcalina não recarregável. Comparar: energia específica, tensão, ciclos de vida, vantagens e desvantagens.

Aula: Pilhas químicas e baterias, células a combustível, baterias recarregáveis de chumbo–ácido e de íons de lítio

O que mostra

Uma pilha transforma a energia de uma reação redox em energia elétrica. Numa pilha simples, o metal mais reativo é o eletrodo negativo, e quanto mais distantes os dois metais estiverem na série de reatividade, maior a tensão; pilhas ligadas em série somam suas tensões. Uma célula a combustível recebe combustível e oxigênio continuamente, por isso nunca precisa ser recarregada, e consegue transformar em eletricidade uma parte maior da energia do combustível do que um motor que o queima. Numa pilha recarregável, a reação de descarga pode ser invertida por eletrólise, o que não é possível numa pilha alcalina.

Como usar

Em Pilhas simples, escolha Metal A e Metal B e aumente Pilhas em série até o LED acender; clique em Registrar para montar a tabela e marque Inverter uma pilha para ver o que acontece. Em Células a combustível, mude Célula a combustível e Densidade de corrente e observe a tensão e as barras de eficiência. Em Recarregáveis, clique em Descarregar e depois em Carregar e compare a energia que sai e a que entra. Use Comparar para a avaliação.

Parâmetros que você pode mudar

  • Tela Pilhas simples, Células a combustível, Pilhas recarregáveis, Comparar
  • Metal A Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag
  • Metal B Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Ag
  • Pilhas em série 1–6
  • Tipo de célula a combustível Hidrogênio–oxigênio, eletrólito ácido, Hidrogênio–oxigênio, eletrólito alcalino, Metanol direto
  • Densidade de corrente 0–1 A/cm²
  • Tipo de pilha Chumbo–ácido, Íons de lítio, Alcalina (não recarregável)
  • Corrente de carga / descarga 0,1–1 C

Perguntas para explorar

  1. Qual par de metais dá a maior tensão e como você pode prever isso pela série de reatividade?
  2. Por que uma célula a hidrogênio fornece menos de 1,23 V quando se retira uma corrente grande?
  3. Por que uma bateria de chumbo–ácido pode ser recarregada e uma pilha alcalina não?

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