Mecanismos das reações de descarga das placas positivas nas baterias de chumbo-ácido

Abstract

Resumo: Foi realizada uma análise geral do processo de descarga das placas positivas empastadas das baterias de chumbo-ácido para testar o poder explanatório de dois modelos: o modelo de estado sólido, proposto neste trabalho, e o conhecido modelo de dissolução-precipitação, para explicar qualitativamente os resultados experimentais. Os dois modelos foram descritos e relacionados a dois fenômenos importantes: a existência, durante a descarga, de uma "zona de reação" contínua, que se desloca da superfície das placas na direção do seu interior e a possibilidade de "esgotamento" do ácido sulfúrico, especialmente nos casos de baixas concentrações de ácido e elevadas correntes de descarga, produzindo uma diminuição na quantidade de material ativo descarregado. Como resultado, foi analisada a influência, durante a descarga, da corrente de descarga e da solução de ácido sulfúrico nas curvas de potencial contra tempo, na capacidade e na resistência das placas, durante o transiente de descarga, especialmente no caso de baixas densidades de corrente de descarga. Este estudo foi realizado em dois tipos equivalentes de placas, produzidas por duas tecnologias de fabricação diferentes. Os resultados mostraram que ambos modelos, com a introdução de algumas modificações das suas formulações tradicionais, explicam os resultados experimentais encontrados.

Abstract: Was made a general analysis of the discharge process of pasted positive plates of lead-acid batteries testing two models to understand qualitatively both phenomena: a solid-state reaction model, proposed in this work, and a known dissolutionprecipitation reaction model. The two models are presented and related with two important phenomena: the existence of a reaction zone during the discharge which goes from the surface to the bulk of the plate active material and the possibility, for low H2SO4 concentrations and high rates of discharge, of sulfuric acid depletion, producing the reduction of the used active material. As a result, the influence of the rate of the discharge and the sulfuric acid concentration on: the potential versus time/charge curves during the discharge; the capacity; the plate resistance during the discharge transient, especially for very low discharge rate conditions, are analyzed. This is made for two equivalent plates from two different manufacturing technologies. Both models, with the introduction of some modifications from traditional formulations, explain the different found results.