Insira as pilhas no controle remoto ou na lanterna. A tela acende. O brinquedo se move. Parece mágica. Não é. Isso é eletroquímica.
O processo parece simples. Isso fecha o circuito. Fluxo de elétrons. Mas dentro da casca, irrompe uma guerra entre átomos. O ânodo e o cátodo trocam elétrons através do eletrólito. Um lado os perde. O outro lado os ganha. Esse fluxo é eletricidade.
A reação continua até que o produto químico se esgote. Então a bateria morre. Alternativamente, carregue-o para forçar a reação na direção oposta.
É assim que os principais tipos de bateria realmente funcionam. E por que eles são importantes para sua vida diária.
Noções básicas de zinco, carbono e álcali
A maioria das baterias descartáveis contém zinco. É muito barato. É abundante.
Em uma bateria de zinco-carbono, o ânodo é de zinco metálico. O cátodo é dióxido de manganês. O eletrólito geralmente é cloreto de amônio ou cloreto de zinco. Você os encontrará em células AA ou D baratas. Adequado para dispositivos de baixo consumo de energia, como relógios. Eles falham rapidamente em dispositivos de alto consumo.
Bateria alcalina é uma versão atualizada. Use o mesmo ânodo de zinco e cátodo de dióxido de manganês. No entanto, o eletrólito é o hidróxido de potássio. É uma substância alcalina. É daí que vem o nome.
As pilhas alcalinas duram mais. Suporta melhor correntes mais altas. É por isso que dominam o mercado de controles remotos e brinquedos. O zinco está aqui em pó. Isso aumenta a área de superfície. Há mais espaço para reação. Ainda mais poder.
Uma bateria de íons de lítio que cabe no seu bolso
Olhe para o seu celular. Funciona com tecnologia de bateria de íons de lítio.
Esta é uma química recarregável. Isso é alto desempenho. Ele alimenta laptops, câmeras e, sim, carros elétricos.
A configuração padrão usa um cátodo de óxido de lítio-cobalto. O ânodo é de carbono. Ao carregar e descarregar, os íons de lítio viajam para frente e para trás conforme você carrega e descarrega.
Por que isso é importante? Densidade de energia. As baterias de íon de lítio são mais leves e oferecem mais energia. É por isso que o telefone cabe no seu bolso. É por isso que um Tesla pode viajar 300 milhas. A compensação é o custo. E complexidade. As baterias de lítio requerem um sistema de gerenciamento para evitar superaquecimento.
Chumbo ácido no porta-malas
Abra o capô do carro. bateria de chumbo-ácido aparecerá.
Esta é uma tecnologia antiga. pesado. sujo. Mas funciona.
Os eletrodos são dióxido de chumbo e chumbo metálico. O eletrólito é ácido sulfúrico. Quando você liga o motor, uma grande quantidade de corrente flui desta bateria. Isso não é muito eficiente. Não é leve. No entanto, é melhor do que qualquer outra coisa para áreas frias e altas correntes de surto.
O preço também é muito barato. E reciclável. É por isso que quase todos os carros movidos a gasolina ainda os possuem.
O futuro: baterias movidas a ar?
Os cientistas estão trabalhando em pesquisas malucas. Uma bateria de lítio que retira oxigênio do ar.
Sim. Da atmosfera.
Os eletrodos são de lítio e oxigênio circundante. resultado? Perda de peso significativa.
De acordo com modelos preliminares, a densidade de energia é 5 a 10 vezes maior que a das atuais baterias de íons de lítio. Imagine um telefone que dura uma semana. Ou um carro elétrico que não precisa ser carregado durante a condução.
Existem obstáculos. Estabilidade. controle de umidade. Perdas de eficiência. A tecnologia ainda não está pronta. Mas as possibilidades são enormes.
Se isso funcionar, tudo muda. O peso da bateria foi reduzido. A gama de carros elétricos está crescendo rapidamente. O problema de armazenamento em grade pode ser resolvido.
Ainda não chegamos lá. Química é difícil. O oxigênio pode reagir de maneiras imprevisíveis. No entanto, a direção é clara.
Queremos mais energia. Peso mais leve. mais barato.
A bateria dentro do dispositivo é um compromisso. Equilibra custo, segurança e capacidade. O próximo será melhor. Pelo menos é mais leve.
Até então, mantenha esses circuitos fechados.
