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Título: Estudo de fatores que influenciam na macroporosidade de placas de baterias chumbo-ácido
Título(s) alternativo(s): Study of Factors Influencing the Macroporosity of Lead-Acid Batteries Plates.
Autor(es): Carvalho, Cynthia Mayara de
Orientador: Pinheiro, Christiano Jorge Gomes
Coorientador: Brito, Gilberto Augusto de Oliveira
Data do documento: 20-Fev-2019
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: O cenário mundial atual de mudança climática exige a busca por fontes alternativas de energia e é dentro desse contexto que se encaixam as baterias chumbo-ácido, que possuem muitas vantagens, como facilidade de manufatura, coleta e reciclagem, baixo custo e bom desempenho, em relação a outros tipos de baterias. Pelas vantagens mencionadas, as baterias chumbo-ácido perdurarão, com destaque, por muito tempo no mercado. Uma bateria chumbo-ácido deve o seu bom desempenho também ao tamanho médio de poros e à porosidade total das suas placas empastadas. É imprescindível, com o objetivo de controle, que haja estudos sistematizados das influências que atuam sobre os macroporos e como atuam, já que os macroporos são responsáveis pela transferência de massa no sistema poroso das placas de uma bateria chumbo-ácido, além de fazerem parte das reações de carga e descarga nessas baterias. O objetivo do presente estudo é o entendimento de como atuam dois fatores sobre a macroporosidade: Quantidade de água e tempo de soaking. Para isso, foram confeccionadas miniplacas de baterias chumbo-ácido com variações no conteúdo de água adicionada à pasta (feita à base de PbO e água) de 8% até 15% em fração mássica e miniplacas que passaram pelo soaking com variações de tempo de 1h, 2h, 4h e 8h. As miniplacas foram caracterizadas por testes de macroporosidade através da absorção de água para análise da porosidade total; Difração de Raios-X (DRX) para análise das fases cristalinas; Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para análise das morfologias e método Brunauer, Emmett, Teller (BET) para análise de área superficial. Os resultados mostraram uma relação crescente e quadrática entre macroporosidade e quantidade de água nos materiais precursor e ativo positivo e uma relação decrescente e quadrática entre tempo de soaking e macroporosidade para o material precursor. Para a área superficial BET foi encontrada uma relação crescente e quadrática com a quantidade de água e macroporosidade para o material precursor. Para o material ativo positivo a relação foi decrescente e quadrática.
The current global scenario of climate change requires the search for alternative energy sources and it is within this context that lead-acid batteries are, which have many advantages such as ease of manufacture, collection and recycling, low cost and good performance compared to other types of batteries. Due to the mentioned advantages, the lead-acid batteries will remain, for a long time, in the market. A leadacid battery owes its good performance also to the average pore size and the total porosity of its pasted plates. It is essential, for the purpose of control, that there be systematized studies of the influences that act on macropores and how they act, since these macropores are responsible for the mass transfer in the porous system of the plates of a lead-acid battery, besides making part of the charge and discharge reactions in these batteries. The objective of the present study is the understanding of how two factors affect macroporosity: Water quantity and soaking time. For this purpose, mini-plates of lead-acid batteries with variations in the water content added to the paste (made with PbO and water) from 8% up to 15% in mass fraction and miniplates that passed by soaking with time variations of 1h, 2h, 4h and 8h were prepared. The miniplates were characterized by macroporosity tests through the absorption of water to analyze the total porosity; X-Ray Diffraction (XRD) for analysis of crystalline phases; Scanning Electron Microscopy (SEM) for analysis of the morphologies and Brunauer, Emmett, Teller (BET) method for surface area analysis. The results showed an increasing and quadratic relationship between macroporosity and water quantity in the precursor and active positive materials and a decreasing and quadratic relationship between soaking time and macroporosity for the precursor material. For the BET surface area an increasing and quadratic relationship was found with the amount of water and macroporosity for the precursor material. For the positive active material the relation was decreasing and quadratic.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/11043
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