Como surgiu as Baterias (Pilhas)?

Você já pensou em como uma pilha produz energia suficiente para acender uma lanterna ou fazer funcionar um rádio? E por que uma pilha "acaba" (deixa de funcionar)?

Nas pilhas e baterias, estão ocorrendo transformações químicas que produzem energia elétrica, em quantidade muito inferior à produzida nas usinas de geração de eletricidade.

Embora o homem conhecesse a eletricidade desde a Grécia antiga, seu aproveitamento e o conhecimento de sua natureza só começou a surgir a partir do fim do século XVIII. Nessa época, a eletricidade era produzida por fricção (eletricidade estática), não se conhecia ainda a corrente elétrica, tal como chamamos hoje.

Foi Alessandro Volta (1745-1827) quem inventou a bateria elétrica, baseado em estudos feitos por Luigi Galvani (1737-1798), professor de anatomia da Universidade de Bolonha, Itália. Numa de suas experiências, Galvani pendurou uma rã pelas pernas utilizando ganchos de cobre, presos a um suporte de ferro. Devido à brisa, as pernas da rã balançavam e Galvani notou que, quando tocavam o suporte de ferro, elas se contraíam. Ele atribuiu as contrações a uma corrente elétrica produzida pela própria rã.

Volta tinha dúvidas quanto a essa explicação. Sua idéia era a de que a corrente elétrica poderia estar sendo produzida pelo contato entre os líquidos biológicos da rã e dois metais diferentes. Assim começou a investigar essa possibilidade.

O dispositivo criado por Volta consistia em um pilha de discos de zinco intercalados com discos de prata e separados por papel umedecido com solução de ácido. Com uma pilha de 60 discos, uma pessoa poderia sentir um choque elétrico quando tocava as duas extremidades da pilha. Pela primeira vez, se constatava a produção espontânea de eletricidade (sem fricção). Volta, porém, não associou a produção de corrente elétrica com a ocorrência de transformação química. Foi Hamphry Davy (1778-1829) que, ao estudar os experimentos de Volta, sugeriu que a eletricidade poderia resultar de uma transformação química.

Durante o século XIX, muitos aprimoramentos na pilha de Volta foram feitos. Por exemplo, a pilha seca foi desenvolvida.

A produção comercial de baterias e pilhas se iniciou no século seguinte.

Como funcionam as pilhas?

As pilhas que utilizamos hoje têm o mesmo princípio de funcionamento da pilha construída por Volta.

A parte mais externa (capa) da pilha consiste de zinco, e é freqüentemente recoberta com papelão ou plástico para evitar vazamento. No interior da pilha, em vez de outro metal como Volta utilizava, há um bastão de carbono (grafite). O recipiente é cheio de uma pasta úmida, constituída por alguns sais e óxido de manganês (no lugar da solução de ácido diluído). A placa de zinco e o óxido de manganês presente na pasta úmida interagem, na presença dos sais e do carbono, gerando corrente elétrica.

À medida em que a pilha vai sendo utilizada, as quantidades das substâncias que reagem vão diminuindo, a produção de energia elétrica vai ficando menor, ocorrendo, então o desgaste da pilha.

À medida em que a pilha vai sendo utilizada, as quantidades das substâncias que reagem vão diminuindo, a produção de energia elétrica vai ficando menor, ocorrendo, então o desgaste da pilha.

As baterias são sistemas compostos por associação de pilhas, fornecendo, portanto, mais energia.

Uma bateria que talvez você conheça bem é a de automóveis. Embora hoje em dia existam vários tipos, a mais comum é a de "ácido-chumbo", formada por seis pilhas elétricas, gerando no total, 12 V (2 V por pilha).

Bateria ácido-chumbo

 

Durante o funcionamento da bateria acumulam-se depósitos de um composto chamado sulfato de chumbo, formando uma película entre as placas. A produção de energia elétrica decresce (a bateria descarrega) e a solução de ácido sulfúrico fica mais diluída.

Existe um aparelho chamado "densímetro" que indica quando a bateria está descarregada, através da medida da densidade da solução de ácido sulfúrico.

A bateria de ácido-chumbo pode ser recarregada passando por ela uma corrente elétrica contínua em direção oposta a da corrente que a bateria fornece. Isso força o processo inverso, ou seja, a decomposição do sulfato de chumbo depositado nas placas.

Após o carregamento, a bateria volta a produzir corrente.

Problemas ambientais relacionados ao descarte de pilhas e baterias

As pilhas são compostas por metais pesados, tais como mercúrio, chumbo, cobre, níquel, zinco, cádmio e lítio. Esses metais são perigosos para o ambiente e a saúde humana.

Depois de descartadas, as pilhas vão se decompondo, podendo seus componentes infiltrar-se no solo e atingir os lençóis de água subterrânea, entrando assim, no ecossistema dos rios e dos mares, sendo incorporados na cadeia alimentar, aumentando a sua concentração nos seres vivos.

Outra forma de contaminação é a inalação ou o simples contato com as substâncias tóxicas.

Como exemplos, são citados o chumbo, que causa disfunção renal e anemia; o mercúrio, que gera estomatites e problemas renais, além de lesões cerebrais e neurológicas; o zinco, que provoca doenças pulmonares; e o manganês, que afeta o sistema imunológico.

No Brasil, não há nenhum método desenvolvido para a reciclagem das pilhas, somente sistemas de coletas e armazenamento em blocos de concreto fechados. 

Via: Portal São Francisco