Estudo do mecanismo da carga pulsada em eletrodos planos de Pb e em eletrodos porosos de baterias de chumbo ácido

Abstract

Resumo: Inicialmente foi estudada a difusão do íon Pb2+ em solução aquosa de Pb(NO3)2, NaNO3 e HNO3, através de saltos galvanostáticos catódicos em eletrodosplanos. Foi determinado que o tempo de transição para a reação de redução do Pb2+se relaciona com a densidade de corrente pela conhecida equação de Sand. Aseguir foi estudada a redução do PbSO4 em H2SO4 sobre eletrodos de Pb planos,utilizando corrente constante e pulsada. Os transientes obtidos, de potencial contratempo, sugerem que a redução do PbSO4 tem duas etapas distintas. A primeiraseria a redução dos íons Pb2+ dissociados na solução e a segunda, que se soma àprimeira, a redução de um filme contínuo de PbSO4. Esses resultados foramexplicados com base em um modelo que considera o filme de sulfato de chumbosobre o chumbo como sendo composto de duas camadas: um filme contínuo nãodirupto sobre a superfície do chumbo e um filme dirupto, formado por cristaisfragmentados sobre o filme contínuo. Para o caso das placas porosas, a cargapulsada mostrou a influência do aumento da concentração de ácido sulfúrico nointerior dos poros, no processo de carga. Foi verificada a influência dos períodos derepouso (off time) na eficiência da carga pulsada e foram obtidas cargas com até95% de eficiência em três horas para placas negativas e de 97% de eficiência, emduas horas e meia, para placas positivas.

Abstract: The aim of this work is to begin a study of the pulsed charge of lead acidbatteries. Firstly it had been studied the diffusion of Pb2+ions on a planar Pbelectrode in a Pb(NO3)2, NaNO3 and HNO3 solution. It was obtained a Sand likerelationship between the transition time of the Pb2+reduction reaction and the currentdensity. Then it has been studied the pulsed charge on planar lead electrodes andon negative plates from commercial batteries as well. For the planar Pb electrode,the potential time transients obtained suggested that the reduction of the PbSO4layer happens in two steps. First the reduction of Pb2+ions dissolved on the solution,then the reduction of a continuous layer of PbSO4 that covers the electrode surface.The model used to interpret these results considers the PbSO4 layer formed by twofilms. The first, continuous and not dirupted, covering the lead surface, and the other(over the first one) consisted of broken crystal, called dirupted film. For the porouselectrodes the pulsed charge helped to verify the influence of the increase of thesulfuric acid concentration within the pores. It had been studied the influence of therest periods (off times) on the pulsed charge efficiency and it had been possible torecharge negative plates in three hours with charges of 95% of efficiency. And thepositive porous plates could be recharged with 97% of efficiency in two and a halfhours.