Pilhas e baterias

No dia-a-dia usamos os termos pilha e bateria indistintamente. Pilha é um dispositivo constituído unicamente de dois eletrodos e um eletrólito, arranjados de maneira a produzir energia elétrica. Bateria é um conjunto de pilhas agrupadas em série ou paralelo, dependendo da exigência por maior potencial ou corrente.
Inventada pelo químico francês George Leclanché em 1860, é a mais comum das baterias primárias. A pilha de zinco/dióxido de manganês usada hoje é muito parecida com a versão original. O eletrólito é uma pasta formada pela mistura de cloreto de amônio e cloreto de zinco. O anodo é de zinco metálico. O catodo é um bastão de grafite, rodeado por uma mistura em pó de dióxido de manganês e grafite (imagem 1). A pilha de zinco/dióxido de manganês fornece um potencial de circuito aberto no intervalo entre 1,55 V e 1,74 V, a temperatura ambiente.
Pilha de zinco/dióxido de manganês (Leclanché)
O processo de descarga básico consiste na oxidação do zinco no anodo:
Zn(s) + 2NH4Cl(aq) + 2OH–(aq) → Zn(NH3)2Cl2(s) + 2H2O(l) + 2e–
Juntamente com a redução do Mn(IV) a Mn(III) no catodo:
2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e– → 2MnOOH(s) + 2OH–(aq) resultando na seguinte reação global:
Zn(s) + 2MnO2 (s) + 2NH4Cl(aq) → Zn(NH3)2Cl2(s) + 2MnOOH(s)
O principal problema observado neste tipo de pilha são as reações paralelas. Essas reações ocorrem durante o armazenamento das pilhas (antes de serem usadas) e durante o período em que permanecem em repouso entre as descargas, podendo provocar vazamentos. Para minimizar a ocorrência de tais reações, a grande maioria dos fabricantes adiciona pequenas quantidades de sais de mercúrio solúveis ao eletrólito da pilha. Esses aditivos diminuem a taxa de corrosão do zinco metálico e, consequentemente, o desprendimento de gás hidrogênio no interior da pilha. Com isso, a pressão interna das pilhas é bastante reduzida, minimizando-se os vazamentos.
Pilha de zinco/dióxido de manganês (alcalina)
Esse tipo de pilha é uma concepção modificada da pilha