Eletroquímica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS 
QUÍMICA GERAL II 
 
 
 
 
 
 
ELETROQUÍMICA COM APLICAÇÃO NA ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
Trabalho da disciplina Química Geral II, 
entregue a profª. Luiza Renata Felix pelos 
discentes Enzo Cardozo, João Victor Santos, 
Matheus Marinho, Micael Bispo e Wagner 
Freitas. 
 
 
 
 
 
ILHÉUS 
DEZEMBRO/2022 
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1 INTRODUÇÃO 
A natureza da eletricidade era desconhecida até a segunda metade do século XVIII, 
quando o cientista italiano Luigi Galvani descobriu que ao tocar os músculos de animais mortos, 
principalmente sapos, com cilindros com cargas elétricas, eles reagiam. Ele acreditava que a 
eletricidade provinha dos músculos. No fim daquele século, porém, outro cientista italiano, 
Alessandro Volta, sugeriu que a eletricidade provinha do fato de que os músculos estavam entre 
dois metais diferentes quando tocados pelos cilindros. Ele provou que a eletricidade provinha 
dos metais construindo uma torre de discos de diferentes metais alternados, separados por folhas 
de papel embebidas com uma solução de cloreto de sódio. Esta aparelhagem, uma "pilha 
voltaica", foi o primeiro dispositivo de armazenamento de eletricidade, uma bateria simples, 
mas como abriu a porta para uma nova compreensão da estrutura da matéria, ela surpreendia os 
cientistas e, até mesmo, os governantes do dia (ATKINS & JONES, 2012). 
 Essas observações iniciais levaram a um ramo da química chamado de eletroquímica. 
Ela trata do uso de reações químicas espontâneas para produzir eletricidade e do uso da 
eletricidade para forçar as reações químicas não espontâneas a acontecerem. A eletroquímica 
também fornece técnicas de monitoramento de reações químicas e de medida de propriedades 
das soluções, inclusive o pK, de um ácido e as características termodinâmicas das reações. A 
eletroquímica também permite monitorar a atividade de nosso cérebro e de nosso coração 
(talvez enquanto estamos tentando aprender química), o pH de nosso sangue e a presença de 
poluentes em nossas fontes de água (ATKINS & JONES, 2012). 
1.1Objetivos 
Compreender o que é a Eletroquímica e exemplificar seu uso na Engenharia Mecânica. 
2 MATERIAS E MÉTODOS 
 Para a construção desse trabalho foi empregado o modelo de estudo de revisão 
sistemática, responsável por reunir, sintetizar e abordar sobre uma temática. Sendo assim, essa 
revisão literária colheu informações acerca do uso da eletroquímica nos diferentes ramos da 
engenharia mecânica. A busca bibliográfica foi realizada no banco de dados do Google 
Acadêmico e em livros de Química para ensino superior. 
 
 
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3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
A eletroquímica é o estudo das relações entre a eletricidade e as reações químicas, 
abrangendo o estudo de processos espontâneos (BROWN et al, 2016). O objetivo fundamental 
da Eletroquímica é o estudo de sistemas capazes de entregar trabalho útil elétrico a parti de 
reações de oxirredução ou de sistemas nos quais ocorrem processos de oxirredução ao 
receberem trabalho útil elétrico (TICIANELLI, 1998). 
Determinamos se uma reação é de oxirredução ao verificar os números de oxidação 
(estados de oxidação) dos elementos envolvidos na reação. Esse procedimento identifica se o 
número de oxidação varia para qualquer um dos elementos envolvidos na reação (BROWN et 
al, 2016). 
As baterias são os dispositivos mais conhecidos para conversão entre energia elétrica e 
química. Objetos como computadores portáteis telefones celulares, marca-passos, leitores de 
música portáteis, aparelhos elétricos sem fio, relógios de pulso e inúmeros outros dispositivos 
dependem de baterias para obter a energia necessária para o seu funcionamento. Atualmente, 
uma quantidade considerável de esforço está sendo dedicada à pesquisa e ao desenvolvimento 
de novas baterias, sobre tudo para alimentar veículos elétricos (BROWN et al, 2016). 
 Para essa aplicação, serão necessários novos tipos de baterias que sejam mais leves, de 
rápido carregamento, com maior potência e vida útil mais longa. Custo e toxidade dos materiais 
utilizados também são importantes. No eixo central desse desenvolvimento, estão as reações de 
oxirredução que alimenta as baterias (BROWN et al, 2016). 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Uma bateria é um acumulador químico que tem a capacidade de transformar, através de 
reações químicas, a energia química em energia elétrica ou vice-versa. Considerando a grande 
variedade de tecnologias, princípios de operação e materiais que compõem as baterias, é 
importante distinguir dois conceitos importantes: baterias eletroquímicas e baterias de fluxo 
(ETT, 2020). 
As baterias eletroquímicas podem ser representadas pelas pilhas comuns de 1,5 V, 
usadas para acender lanternas e outros dispositivos eletrônicos de uso doméstico (BROWN et 
al, 2016). Já as baterias de fluxo armazenam energia por meio de reações entre duas soluções 
condutoras separadas por uma membra na semipermeável. Essa membrana permite o fluxo de 
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íons, mas não deixa os eletrólitos se misturarem. Enquanto os íons fluem pela membrana, uma 
corrente elétrica que é induzida nos condutores (ETT, 2020). 
A bateria de fluxo redox difere da bateria de armazenamento usual pois os eletrólitos 
são armazenados fora dela, o mesmo acontece com a célula a combustível, pois a energia 
armazenada está em cilindros de hidrogênio. A Figura 1 mostra esquematicamente a estrutura 
geral para o uso de meios líquidos. As células eletroquímicas são divididas por uma membrana 
em duas meias células, através das quais as soluções são bombeadas em circulação (ETT, 2020). 
 
Figura 1: Baterias de fluxo redox com eletrólitos como meio de armazenamento de energia 
Fonte: ETT, 2020 
 Para se atingir uma alta densidade energética, precisam ser levados em consideração: 
os compostos químicos eletroativos, o número de elétrons transferidos em suas reações de meia 
célula, seus potenciais redox padrão e a solubilidade. Elementos químicos com pelo menos três 
estados de oxidação podem ser considerados espécies para ambas as meias-células, sendo que, 
na melhor das hipóteses, todos os três compostos são solúveis (ETT, 2020). 
Existem diversas aplicações para as baterias de fluxo, sendo elas: fonte de alimentação 
ininterrupta, equipamentos de emergência e hospitalares, baterias industriais, sinalização 
ferroviária, estações retransmissoras, instalações militares, caminhões industriais de tração 
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elétrica, veículos leves, instalações automáticas de baixa manutenção fora da rede, sistemas de 
alimentação para residências em áreas remotas (ETT, 2020). 
A aplicação da bateria de fluxo em veículos é uma alternativa atraente, pois permite 
carregar a bateria com a mesma velocidade de um tanque de combustível. As baterias para 
veículos elétricos requerem alta densidade de energia e alta eficiência de ciclo. A densidade de 
energia das baterias de fluxo atuais está quase na mesma faixa que a das baterias avançadas de 
chumbo - ácido ou níquel-cádmio (ETT, 2020). 
Como exemplo de bateria de fluxo recarregável tem-se a bateria redox de vanádio, que 
utiliza íons vanádio em diferentes estados de oxidação como espécies eletroativas em seus 
eletrólitos, onde o transporte de íons ocorre através de uma membrana de alta condutividade 
iônica (SOARES, 2019). A figura 2 demostra esquematicamente a bateria de vanádio utilizada 
para o abastecimento de veículos. 
 
Figura 2: Esquema de bateria de vanádio para veiculo 
Fonte: ETT, 2020 
5 CONCLUSÃO 
Logo, ao decorrer da discussão foi possível analisar as aplicações da eletroquímica na 
engenharia mecânica que abrange fenômenos como por exemplo, estados de oxidação e reações 
oxirredução, células voltaicas, corrosão, eletrólise, células a combustível e como explorado 
nessa pesquisa, as baterias eletroquímicas e baterias de fluxo. As baterias de fluxo, 
especialmente as de vanádio, são muitoutilizadas no mercado por oferecer uma flexibilidade 
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no ponto de vista operacional e com excelente aplicação para armazenar energia elétrica de 
fontes renováveis. Tais dados norteiam futuro trabalhos a serem executados no 
desenvolvimento de eletrólitos de vanádio a serem vendidos no mercado mundial de baterias 
de fluxo redox. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ETT, Gerhard. Sistemas Eletroquímicos Para Armazenamento De Energia. Portal TS, 
2020. 
SOARES, A. B.; ALCÂNTARA, E. M.; DE ANDRADE LIMA, L. R. P. Baterias de Vanádio 
para Estocagem de Energia Limpa. XXVIII Encontro Nacional de Tratamento de 
Minérios e Metalurgia Extrativa: Belo Horizonte, 2019. 
BROWN et al. Química: A Ciência Central. Pearson, 13° ed, 2016 
ATKINS & JONES. Princípios De Química: Questionando A Visa Moderna E O Meio 
Ambiente. Bookman, 5° ed, 2012. 
TICIANELLI, Edson Antonio. Eletroquímica: Princípios e Aplicações Vol. 17. Edusp, 
1998.