Pilhas e Baterias

Introdução

A pilha é por definição uma fonte de energia portátil, tratando-se de um dispositivo que a partir das reações de óxido-redução converte energia química em energia eléctrica. É composta por dois electrodos metálicos; ânodo (negativo) e cátodo (positivo) e um electrólito ( a solução) que envolve ambos. Os materiais utilizados para estes componentes são diversos e é pela escolha dos mesmos, que resultam pilhas com diferentes caracteristicas técnicas.

Foto digital de um protótipo da pilha de Volta, capturada em 01 de maio de 2005. O autor é GuidoB

A primeira pilha surge em 1800 pela mão do fisico italiano Alessandro Volta sendo constituída por chapas em forma de moeda em cobre e zinco (os electrodos), empilhadas alternativamente e separadas por discos em feltro embebidos em solução aquosa de ácido sulfúrico (o electrólito) – fica conhecida como a pilha de Volta. No momento que um fio condutor é conectado aos discos de zinco e cobre, das extremidades da pilha, há a geração de corrente elétrica. 

A tecnologia que daria lugar á banal pilha seca dos nossos dias é inventada em 1866 pelo francês George Leclanché. O electrólito na pilha de Leclanché é uma solução aquosa de cloreto de amônio, sendo o eléctrodo positivo constituído por uma barra de grafite colocado dentro de um vaso poroso contendo no seu interior uma massa formada por uma mistura de pó de carvão e dióxido de magnésio. O eléctrodo negativo é uma vareta de zinco. As atuais pilhas secas são constituídas por um involucro de zinco – o anodo, e um electrodo central de grafite envolto por uma pasta de dióxido de manganês – o cátodo. Á volta do dióxido de manganês encontra-se o electrólito formado por uma pasta de cloreto de amônio e cloreto de zinco em gel. O nome de pilha seca advém do facto de antes da descoberta de Leclanché as pilhas utilizarem recipientes com soluções aquosas, como a pilha de Daniell. Desde esse tempo e até aos nossos dias muitos outros modelos surgiram tendo sempre em mente um melhor desempenho, melhores características e adaptação ás necessidades emergentes. Importa contudo, distinguir dois tipos básicos de pilhas – pilha primária (não recarregável) e pilha secundária ou acumulador. Ambas têm o mesmo principio de funcionamento – transformação de energia química em eléctrica mas na secundária o processo pode ser revertido, i.e. pode ser recarregada. Na pilha primária a reação química acaba por destruir um dos electrodos, normalmente o negativo. A pilha secundária é mais comum chamar de bateria.

Os acumuladores (baterias) também se subsividem em vários tipos e são também seus inventores nomes conhecidos da ciência. O primeiro acumulador de todos (1860) é o de Gaston Planté no qual os electrodos são duas placas de chumbo mergulhados num electrólito de ácido sulfúrico diluído (curiosamente esta estrutura ainda é utilizada nos nossos dias). Edison é o inventor do acumulador de niquel-ferro NiFe (os metais dos electrodos) recorrendo a uma solução de hidróxido de potássio para o electrólito. Uma variante deste ultimo é o acumulador de niquel-cádmio (NiCad). Ao primeiro (Planté) pode chamar-se acumulador ácido enquanto que os ultimos ficaram conhecidos como acumuladores alcalinos. Os alcalinos apresentam uma maior robustez, menor peso e ainda uma curva de descarga melhorada.