Engenharia Eletrotécnica e de Computadores Grupo: MIEEC04_06

Transcrição

1 Pilhas Engenharia Eletrotécnica e de Computadores Grupo: MIEEC4_6

2 O que são pilhas? A invenção da pilha está obviamente relacionada com a descoberta da eletricidade.

3 O que são pilhas? Sistemas em que a energia química é transformada em energia elétrica.

4 O que são pilhas? Existem dois tipos de pilhas, as recarregáveis e as não recarregáveis.

5 Pilhas de Níquel cádmio (Ni-Cd) São constituídas basicamente por um ânodo de hidróxido de níquel, um cátodo de cádmio e um eletrólito alcalino (hidróxido de potássio); São resistentes a variações de temperatura e a condições de ç p ç sobrecarga e possibilitarem a sua carga com correntes elevadas (menor tempo de carga).

6 Pilhas de Iões de Lítio(Li-ion) ion) Possuem um ânodo, constituído pela grafite, e um cátodo, constituído por óxido metálico de lítio; As pilhas Li-ion podem ter alguns riscos como uma rápida descarga que conduz a sobreaquecimento.

7 Pilhas de Níquel metal (Ni-Mh) São tecnologicamente semelhantes às pilhas Ni-Cd; O hidreto metálico é usado como O hidreto metálico é usado como ânodo ao invés do Cádmio (maior capacidade).

8 Pilhas de Níquel metal (Ni-Mh) VANTAGENS DESVANTAGENS Capacidade d de armanezamento de Desempenho de descarga não é carga maior que as baterias de níquel cádmio tão boa quanto as baterias de níquel-cádmio Não há necessidade de manutenção Isenta de cádmio: problemas ambientais bastante reduzidos Rápida capacidade de recarga Ciclo de vida longo Vida longa em qualquer estado de carga Vantagens e desvantagens das pilhas Ni-Mh em relação às Ni-Cd Retenção de carga pobre, pois sofre um processo de auto-descarga de aproximadamente 2% ao dia Efeito de memória (moderado)

9 Pilhas de Níquel metal (Ni-Mh) Funcionamento Esquema de eletrodos e separador para processos de carga/descarga em baerias de Ni-MH e Ni-CD. MH + NiOOH

10 Efeito de Memória O efeito de memória de uma pilha, vulgarmente falando, refere-se ao vício de uma pilha (ou bateria) recarregável. A pilha Li-ion ion não possui efeito de memória, ao contrário das pilhas níquel cádmio.

11 Efeito de Auto descarga Todas as pilhas, independentemente da sua constituição, estão sujeitas a efeitos de auto descarga; Não se baseia em defeitos de fabrico, mas sim nas características ti das pilhas; A auto descarga aumenta com: a idade elevada temperatura ciclos de carga/descarga (efeito de memória).

12 Efeito de Auto descarga TIPOS DE PILHAS Pilhas de Lítio primárias ESTIMATIVA DE AUTO DESCARGA 1% em 5 anos Pilhas Alcalinas 23% por ano Pilhas de Níquel-Cádmio Pilhas Li-ion 1% a 15% nas primeiras 24 horas e posteriormente 1% a 15% por mês 5% nas primeiras 24 horas e posteriormente 12% por mês (mais 3% devido a normas de segurança) Percentagem de auto descarga de diferentes tipos de pilhas em anos e meses.

13 Resistência Interna Lei de Ohm V = tensão (medida em volts [V]) I = Intensidade (medida em Ampéres [A]) R = Resistência (medida em Ohms [Ω]) VAB = Diferença de potencial VAB I = Intensidade (medida em Ampéres [A]) R = Resistência (medida em Ohms [Ω])

14 Resistência Interna Circuito elétrico alimentado por fonte de tensão ideal. Variação da tensão VAB nos terminais de uma fonte de tensão de força electromotriz E, em função da corrente eléctrica I para uma pilha.

15 Metodologia da experiência 2. Colocar as pilhas numa máquina de descarrega controlada, registando os valores da tensão e da intensidade da corrente a cada 5 segundos. 1. Abrir uma caixa com 4 pilhas AAA novas, do tipo Ni-Mh, com capacidade anunciada de 9 mah e numerá-las.

16 Metodologia da experiência 3 Após a exportação dos dados recolhidos pelo computador 3. Após a exportação dos dados recolhidos pelo computador, fazer um gráfico representativo da tensão em função do tempo (para cada pilha).

17 Metodologia da experiência 4. Através da realização de cálculos l com as fórmulas anteriormente t referidas foi possível calcular a capacidade disponível na primeira utilização. RESULTADOS: Tempo de descarga Capacidade inicial Pilha 1 Pilha 2 Pilha 3 Pilha4 65 s 65 s 61 s 665 s 133,2563 mah 122,818 mah 124,8172 mah 128,2826 mah Energia Total 545,66672 J 53, J 575,6672 J 554,181 J

18 Metodologia da experiência 5. Carregar as pilhas usando um carregador. 6 Repetir todo este processo várias vezes recolhendo 6. Repetir todo este processo várias vezes, recolhendo a mesma informação e calculando a respetiva capacidade experimental.

19 Tensão Intensidade Tensão Intensidade Pilha 1 Pilha Tensão Tensão I id d Intensidade Intensidade Pilha 3 Pilha

20 Análise dos dados Tempo de descarga Energia Total Capacidade final Pilha s 447,558 J 936,9347 mah 1 8 Tensão 6 Intensidade Gráfico da intensidade e tensão da pilha 1 após carregamento

21