Pilhas - Níquel-Cádmio

8/18/2019 Pilhas - Níquel-Cádmio

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UNIVERSIDADE ANHANGUERA – UNIDERP

ENGENHARIA ELÉTRICA - BACHARELADO

CONVERSÃO DE ENERGIA

TRABALHO DE PESQUISA

PILHAS DE NÍQUEL CÁDMIO

ALUNO: Maria Carolina Santos Silva Matricula: 3900648412

ALUNO: Natália Rodrigues de SouzaMatricula: 3937864573

ALUNO: Sandro Machado Paixão Matricula: 3907707028

ALUNO: Jhonnes dos Santos Pinheiro Matricula: 3408019990

CAMPO GRANDE2016



UNIVERSIDADE ANHANGUERA – UNIDERP

ENGENHARIA ELÉTRICA – BACHARELADO

CONVERSÃO DE ENERGIA

TRABALHO DE PESQUISA

PILHAS DE NÍQUEL CÁDMIO

Trabalho solicitado como avaliação parcial na disciplina

de Conversão de Energia, sob a orientação do Prof.

Freuler Guimarães Fossati.

CAMPO GRANDE2016



SUMÁRIO

1 HISTÓRICO ............................................................................................................................................... 3

2 APLICAÇÕES ............................................................................................................................................. 3

3 VANTAGENS ............................................................................................................................................ 4

4 DESVANTAGENS ...................................................................................................................................... 5

5 EFEITO MEMÓRIA .................................................................................................................................... 5

6 ESTRUTURA DA PILHA ............................................................................................................................. 6

7 QUÍMICA DA PILHA .................................................................................................................................. 7

8 INFLUÊNCIA NA SOCIEDADE .................................................................................................................... 8

9 FORMAS DE DESCARTE E REUSO .............................................................................................................. 8

10 QUESTÕES ..............................................................................................................................................10

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................................................12



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1 HISTÓRICO

Pilha de níquel-cádmio, também chamadaNickel Cadmium

, é a primeira pilharecarregável e teve sua primeira utilização em 1899, criada por Waldemar Jungner

(cientista sueco). Em 1947, o cientista francês George Neumann, confirmou a

possibilidade do uso da bateria níquel-cádmio e são usadas comercialmente desde

1950.

Figura 1 – Cientista Waldemar Jungner

Figura 2 – Pilhas de NiCd

2 APLICAÇÕES

A bateria de NiCd é utilizada quando se quer vida longa, alta corrente de

descarga e preço baixo.

Pilhas de níquel-cádmio são indicadas para equipamentos que requerem

descargas de energia rápidas e fortes, lanternas, etc. Possuem aplicação paratelefones celulares, brinquedos, aplicações industriais, telefones sem fio, walkie-



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talkies, equipamentos médicos, barbeadores, câmeras de vídeo profissionais e

ferramentas elétricas.

Figura 3 – Aplicação da Pilha de NiCd

3 VANTAGENS

A principal vantagem da bateria de níquel-cádmio é a sua durabilidade, pois

pode ser recarregada até 4000 vezes, conservando a ddp de 1,4 V.

As baterias de NiCd preferem carga rápida ao invés de carga lenta e carga

pulsada ao invés de carga contínua.

De fato a bateria de NiCd é a única que tem uma ótima performance sob

rigorosas condições de trabalho.

Carga rápida e simples mesmo após armazenagem prolongada.

Alto número de ciclos de carga e descarga. Se mantida adequadamente, a

bateria NiCd pode chegar a 1000 ciclos de carga e descarga.

Boa performance de carga. As baterias de NiCd permitem recargas em baixas

temperaturas.

Longa vida na condição de armazenagem, em qualquer estado de carga.

Armazenagem e transporte simples. A maioria das empresas aéreas aceita as

baterias NiCd sem condições especiais.



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Bom desempenho em baixa temperatura.

Bom desempenho mesmo se sobrecarregada.

Preço baixo em comparação com outras baterias. A bateria NiCd é a que tem

menor custo por ciclo.

Disponível em larga escala de tamanho e opções de desempenho.

4 DESVANTAGENS

A bateria de NiCd não gosta de ficar em carregadores por vários dias e ser

usada somente ocasionalmente por períodos breves. Uma descarga completa é tão

importante que, se omitida, poderá causar a formação de grandes cristais nas placas

das células (é o chamado efeito memória) e a bateria irá gradualmente perder sua

capacidade.

Mais de 50% de todas as baterias recarregáveis para equipamentos portáteis

são de NiCd. Entretanto a introdução de novas baterias com densidade de energia

maior e metais menos tóxicos está causando a migração do NiCd para tecnologias

mais recentes, principalmente NiMh e Li-íon.

Baixa densidade de energia, comparado com baterias mais modernas.

Efeito memória.

A NiCd contém metais tóxicos que não podem ser jogados no meio ambiente.

Alguns países estão limitando o uso de baterias de NiCd.

Tem uma alta taxa de autodescarga precisando ser carregada periodicamente

quando armazenada.

5 EFEITO MEMÓRIA

Faz com que este tipo de bateria perca sua capacidade de carga mais

rapidamente na medida em que o tempo passa. O efeito memória é quando a

bateria “acha” que está completamente carregada quando na verdade não está.

Acontece devido a formação de cristais de Cádmio dentro da bateria, cristais esses

difíceis de dissolver. Para evitar o efeito memória devemos recarregar a bateria

somente quando ela estiver descarregada e não quando ela estiver parcialmente



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descarregada e evitar altas temperaturas, pois contribuem para a formação dos

cristais.

6 ESTRUTURA DA PILHA

A bateria cilíndrica continua a ser o estilo de revestimento mais usado.

As vantagens são facilidade de fabricação e boa estabilidade mecânica.

O cilindro tem a capacidade de resistir altas pressões internas. Quando

carregando, a pressão da bateria de uma NiCd pode alcançar 1379 kilopascal (kPa)

ou 200 libras por polegada quadrada (psi).

Um sistema de abertura é adicionado na extremidade do cilindro. A abertura

ocorre se a pressão da bateria alcançar entre 150 e 200 psi.

NiCd oferece a maior seleção de baterias cilíndricas.

Na maioria dos casos, são seladas para evitar vazamento de eletrólito cáustico;

quando não são completamente seladas, dispõem de válvulas de segurança para

descompressão.

A figura 4 a seguir mostra uma bateria convencional de NiCd.

Figura 4 – Detalhes Internos da Pilha de NiCd

1- Topo ou cabeção da

célula

2- Vedação

3- Coletor de corrente

4- Invólucro da célula

5- Isolante de fundo

6- Válvula de Segurança

7- Isolador superior

8- Separador

9- Eletrodo positivo de

níquel

10- Eletrodo negativo de

cádmio



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7 QUÍMICA DA PILHA

O ânodo, ou polo negativo, desse tipo de bateria é feito de cádmio metálico,

que perde elétrons. Já o cátodo, polo positivo que recebe os elétrons, é níquelmetálico recoberto de óxido de níquel hidratado (NiO(OH)). A pasta eletrolítica

contém cerca de 28% de hidróxido de sódio (KOH).

As semirreações que ocorrem nos eletrodos e a reação global de

funcionamento desse tipo de bateria são:

Durante o processo de descarga, o cádmio metálico é oxidado a hidróxido de

cádmio no anodo:

Semirreação do ânodo: 1 Cd(s) + 2 OH-(aq) → 1 Cd(OH)2(s) + 2e-

E o hidróxido(óxido) de níquel(III) é reduzido a hidróxido de níquel(II)

hidratado no catodo:

Semirreação do cátodo: 2 NiO(OH) + 2 H2O(ℓ) + 2e- → 2 Ni(OH)2(s) +2 OH-(aq)

Resultando na seguinte reação global:

Reação global: 1 Cd(s) + 2 NiO(OH) + 2 H2O(ℓ) → 1 Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s)

Os produtos formados são insolúveis e ficam aderidos aos eletrodos até que a

bateria descarregue e pare de funcionar. Quando isso ocorre, basta carregá-la

usando um aparelho conectado à rede de eletricidade doméstica, conhecido como

“carregador”.

Figura 5 – Processo de Reação da Pilha de NiCd



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8 INFLUÊNCIA NA SOCIEDADE

O cádmio é um metal altamente tóxico, mesmo em pequenas quantidades, é

bioacumulativo e pode causar que pode causar vários problemas de saúde, tais

como: disfunção renal, problemas pulmonares, câncer, mutações genéticas e danos

ao sistema genital.

Por isso, esse tipo de bateria vem sendo gradativamente substituído por baterias

de hidretos metálicos que são mais avançadas tecnologicamente e representam um

menor perigo para o meio ambiente.

Figura 6 – Perigos do Uso do Cádmio

9 FORMAS DE DESCARTE E REUSO

A maior desvantagem do uso das baterias de níquel-cádmio é o descarte

incorreto, pois o cádmio é um metal pesado bastante tóxico mesmo em pequenas

quantidades.

Por isso, o Conama (Conselho Nacional de Meio Ambiente) estabelece limites

máximos para o uso desse metal na composição das baterias. Quando o produto

segue esses limites, o fabricante coloca na embalagem a informação de que o

produto pode ser descartado junto aos outros lixos domésticos.



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Em conformidade com a Resolução 257 do CONAMA, essas pilhas e baterias

usadas jamais devem ser:

a) lançadas in natura a céu aberto, tanto em áreas urbanas como rurais;

b) queimadas a céu aberto ou em recipientes, instalações ou equipamentos não

adequados;

c) lançadas em corpos d’água, praias, manguezais, terrenos baldios, peças ou

cacimbas, cavidades subterrâneas, em redes de drenagem de águas pluviais,

esgotos, eletricidade ou telefone, mesmo que abandonadas, ou em áreas sujeitas à

inundação.

A destinação final mais apropriada para essas pilhas e baterias usadas são os

estabelecimentos que as comercializam, bem como a rede de assistência técnicaautorizada pelos fabricantes e importadores desses produtos. Estes serão

responsáveis pelos procedimentos de reutilização, reciclagem, tratamento ou

disposição final ambientalmente adequada para as pilhas e baterias coletadas.

No processo de reciclagem das pilhas e baterias o primeiro passo a ser dado é

fazer a separação dos materiais existentes nas pilhas. Primeiro, as pilhas e baterias

são cortadas para que seja removida a sua cobertura, normalmente feitas de

plástico. Depois são lavados para que sejam removidos todos os resíduos químicose os plásticos são encaminhados para empresas recicladoras. Depois do corte das

pilhas, as partes metálicas são enviadas para um processo de trituração. Ao final, o

que resta é um pó de pH neutro, que é bem menos nocivo à saúde humana. Durante

esse processo o aço também é separado dos demais metais e encaminhado às

recicladoras. Após este processo o pó é enviado a um forno e aquecido a 1.300°C.

Em seguida, ele ainda passa por um novo processo de moagem para, então,

surgirem como sais e óxidos metálicos. Essas substâncias são utilizadas comopigmento que dá cor a tinhas, cerâmica e também a fogos de artifício.

Figura 6 – Descarte das Pilhas



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10 QUESTÕES

1) Em relação as pilhas de níquel-cádmio, pode-se dizer:

I) Possuem reação química reversível.

II) O cádmio é um metal pesado, bioacumulativo, que não causa danos a

saúde.

III) O efeito memória faz com que este tipo de bateria perca sua

capacidade de carga mais rapidamente na medida em que o tempo

passa.

a) As alternativas I e III são verdadeiras

b) As alternativas I, II e III são verdadeiras

c) Somente a alternativa I é verdadeira

d) Somente a alternativa III é verdadeira

e) As alternativas I e II são verdadeiras

2) Em relação as pilhas de níquel-cádmio, pode-se dizer:

I) Jamais devem ser lançadas in natura a céu aberto.

II) A destinação final mais apropriada são os estabelecimentos que as

comercializam, a rede de assistência técnica autorizada pelos

fabricantes e importadores desses produtos.

III) Podem ser queimadas em ambientes fechados.

a) As alternativas I e III são verdadeiras

b) As alternativas I, II e III são verdadeiras






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3) Em relação as características das pilhas de níquel-cádmio, pode-se dizer:

I) O eletrodo positivo é de níquel e eletrodo negativo é formado por

cádmio.

II) Os produtos formados na reação são insolúveis e ficam aderidos aos

eletrodos até que a bateria descarregue e pare de funcionar.

III) Na maioria dos casos, são seladas para evitar vazamento de eletrólito

cáustico; quando não são completamente seladas, dispõem de válvulas

de segurança para descompressão.

a) As alternativas I e III são verdadeirasb) As alternativas I, II e III são verdadeiras






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REFERÊNCIAS

SOUZA, Líria Alves De. "Baterias de níquel-cádmio"; Brasil Escola. Disponível em

<http://brasilescola.uol.com.br/quimica/baterias-niquelcadmio.htm>. Acesso em 16de abril de 2016.

BOCCHI, Nerilso, FERRACIN, Luiz Carlos e BIAGGIO, Sonia Regina. "Pilhas eBaterias Funcionamento e Impacto Ambiental";. Disponível em<http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc11/v11a01.pdf>. Acesso em 21 de abril de2016.

TORRES, Gabriel. "As Verdade sobre as Baterias de NiCd"; Club do Hadware.Disponível em <http://www.clubedohardware.com.br/artigos/a-verdade-sobre-as-baterias-nicd/1207/2>. Acesso em 21 de abril de 2016.

"Pilhas Alcalinas"; Wikipédia. Disponível em<https://pt.wikipedia.org/wiki/Pilha_alcalina>. Acesso em 21 de abril de 2016.

"Bateria de níquel cádmio"; Wikipédia. Disponível em<https://pt.wikipedia.org/wiki/Pilha_alcalina>. Acesso em 22 de abril de 2016.

"A importância do descarte correto de pilhas e baterias"; Pensamento Verde.Disponível em <http://www.pensamentoverde.com.br/reciclagem/importancia-

descarte-correto-pilhas-baterias/#>. Acesso em 22 de abril de 2016.

PIRES, Marco Túlio. "A evolução das baterias"; Veja. Disponível em < http://veja.abril.com.br/infograficos/historia-das-baterias/>. Acesso em 23 de abril de2016.

"História das Baterias"; Clube da Química. Disponível em<http://clubedaquimica.com/index.php?option=com_content&view=article&id=92:historia-da-pilha&catid=35:historias-da-quimica&Itemid=48 >. Acesso em 23 de abril de2016.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Bateria de níquel-cádmio"; Mundo Educação.Disponível em <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/bateria-niquel-cadmio.htm>. Acesso em 27 de abril de 2016.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Bateria de níquel-cádmio"; Alunos Online.Disponível em < http://alunosonline.uol.com.br/quimica/bateria-niquelcadmio.html>. Acesso em 27 de abril de 2016.

"Manual das Baterias Recarregáveis, Pilhas e Carregadores"; STA Eletrônica.Disponível em <http://www.sta-eletronica.com.br/resources/downloads/manual.pdf >.

Acesso em 30 de abril de 2016.

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