Sunday, June 4, 2017

Resultados da Construção de uma Bateria Cobre-Alumínio

Resultados da Construção de uma Bateria Cobre-Alumínio
Augusto Muniz, Gabriel G. Ferreira, Eduardo M. da Costa, Luiz Z. G. Lopes, Derek G. R. Moura
Colégio Bahiense, Unidade Jacarépagua, Turma M21
(2 de Junho de 2017)
Nosso grupo teve sucesso na construção de uma bateria capaz de gerar  aproximadamente 6.2 volts muito similar à Pilha de Volta construída por Alessandro Volta em 1791 usando apenas materiais encontrados no cotidiano. Para construir a bateria nós utilizamos moedas de 5 centavos, folhas de alumínio e pedaços de papelão embanhados em uma solução de ácido acético.



1.        INTRODUÇÃO
Em 1791 Alessandro Volta, físico e químico italiano, publicou seus experimentos executados com um dispositivo que era capaz de gerar uma corrente elétrica por materiais condutores, A Pilha de Volta. Antes de Volta a única forma de experimentar com eletricidade era utilizando geradores eletrostáticos como as Garrafas de Leiden que produziam corrente elétricas muito curtas. A criação dessa fonte de diferença de potencial elétrico desencadeou uma explosão de desenvolvimento na área do electromagnetismo, cientistas começaram a testar os efeitos da eletricidade em múltiplos materiais, frequentemente descobrindo novas propriedades elétricas de forma acidental.
A pilha construída por Volta era formada por discos de zinco e cobre separados por discos de feltro encharcados em uma solução de ácido sulfúrico. A Pilha de Volta possuía 28 células e hoje é estimado que gerava aproximadamente 21.2 volts, 0.76 volts por célula. O maior problema da Pilha de Volta é que o eletrólito, ácido sulfúrico, além de ser perigoso de manusear, produzia gás hidrogênio  que acumulava na placa de cobre e subia para o espaço entre o eletrólito e a placa de zinco. Esse acumulo de gás hidrogênio iria lentamente diminuir o contato do eletrólito com a placa de zinco, dificultando a produção do diferencial de potencial.
Apesar da Pilha de Volta ser chamada de pilha ela é na realidade uma bateria. Pilhas possuem apenas dois eletrodos e um eletrólito, formando assim uma célula. Mas a pilha de Volta é uma bateria com múltiplas células ligadas em série, portanto, a voltagem total aumenta para cada célula adicionada.
2.        MATERIAIS UTILIZADOS
Para a construção da bateria nós utilizamos moedas brasileiras de 5 centavos para serem os anodos pois essas moedas são revestidas de cobre. Os catodos são discos do tamanho das moedas feitos com papel alumínio. Além disso nós utilizamos discos de papelão com o formato das moedas para serem o meio contendo o eletrólito.
Algumas moedas possuíam quantidades relevantes de óxido de cobre e Diidróxicarbonato de Cu-II devido a corrosão do cobre ao longo dos anos. Por isso, nós emergimos as moedas em uma solução de ácido acético que reagiu com os compostos produzidos pela corrosão formando sais que permaneceram diluídos na solução. Depois de retirar as moedas da solução nós limpamos elas com água corrente até adquirirem uma aparência brilhante.
Na construção do eletrólito entre as placas de cobre e alumínio nós utilizamos vinagre, uma solução de baixa concentração de ácido acético originado da fermentação da cidra. Os discos de papelão foram mergulhados no vinagre por alguns minutos até terem absorvido o máximo de solução possível.
3.        PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
                Após o preparamento dos materiais nós empilhamos os discos que formam a bateria de forma que todas células teriam uma moeda de cobre na base, um disco de papelão com ácido acético no meio e um disco de alumínio no topo.
                Quando a bateria começou a mostrar sinais de falhas estruturais pela sua altura nós decidimos que ela tinha células suficientes. Nós construímos uma bateria com 15 células.
                Para determinar se a bateria tinha capacidade de gerar corrente elétrica nós utilizamos um voltímetro elétrico e também utilizamos a bateria para alimentar 3 lampadas LEDs. Todos os testes foram feitos logo após a bateria ser banhada em ácido acético. Ligando o fio positivo do voltímetro à base de nossa bateria e o negativo à última célula nós medimos uma voltagem de aproximadamente 6.2 volts. Quando ligando o fio positivo vermelho do circuito dos 3 LEDs à base de nossa bateria e o fio negativo ao topo da bateria as lampadas LEDs se ligaram.
4.        CONSIDERAÇÕES FINAIS
                Nossa bateria produziu em torno de 6.2 volts e possuía 15 células. Portanto, a bateria produz 0.41 volts de força eletromotriz por célula. Enquanto isso é acreditado que a pilha de volta produzia 0.76 volts. Essa diferença existe pela diferença dos materiais do catodo e anodo, que possuem variações de energia diferentes nas reações químicas que ocorrem dentro da bateria.



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS