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
