Como construir uma bateria de 4 Volts com pilhas de Daniell miniaturizadas.

Nesse vídeo mostro duas maquetes bem simples, as quais retratam um sistema que gera eletricidade, em outras palavras, estamos falando de uma pilha e uma bateria.

Existem diversas maneiras de se preparar uma pilha, sendo que o mais importante é encontrar uma boa ponte salina para que ocorra a troca de íons entre as soluções. Para isso pode-se pensar em uma parede porosa que consiga separa duas soluções de um sal que possua o cátion da mesma espécie do ânodo e do cátodo respectivamente. É muito importante que essa parede tenha capacidade de manter uma troca entre as soluções, entretanto, que tenha alguma resistência para se manter íntegra por bastante tempo. Podemos usar para isso vários tipos de materiais, como uma cuba de cerâmica sem pintura e até mesmo um pedaço de mangueira em "U" com uma solução concentrada de algum sal fortemente iônico, sendo que, a ponta da mangueira deve estar tapada com algodão nas suas extremidades. 

Esse esquema em "U" é o experimento típico dos cursos de química, mas nesse caso, existe uma vidraria específica para isso e, a solução não é mantida líquida, mas sim, na forma de gel, usando para isso Agar-Agar. No esquema mais caseiro podemos fazer isso com gelatina, solubilizando uma NaCl dentro da mangueira em "U". Essa mangueira pode ser feita desse jeito enrolando um arame maleável na sua superfície e assim dando a forma em "U". É importante ressaltar que o arame não pode entrar em contato com as soluções eletrolíticas. Depois o esquema da pilha é o mais trivial, sendo baseado na pilha de Daniell, ou seja, com células separadas, sendo ligadas pela ponte salina.

Vou deixar aqui o link do experimento que fiz durante o curso de química e que montei uma matéria para esse blog: Pilhas Galvânicas e de Concentração.

No caso da bateria montei com o uso de seringas como células, pois são pequenos tubos transparentes, o que possibilita todos verem a solução de Sulfato de Cobre e de Sulfato de Zinco junto com os metais que são Cobre e Zinco (cátodo e ânodo respectivamente) sendo ligados por uma pequena ponte salina. Essa pequena ponte salina é feita com um pedaço de mangueira ou então com a cobertura plástica de um cabo elétrico (cortei o plástico do cabo com um estilete, afim de desencapa-lo e poder remove-lo como se fosse um tubo). Dentro desse tubo coloquei algodão e cuidadosamente passei o algodão pela ponta das seringas (sem agulha), afim de conecta-las. Obviamente montei a pilha com ela seca ainda, ou seja, sem as soluções. Pelo outro lado da seringa, ou seja, no êmbolo (parte móvel), furando a borracha bem no centro e passando o fio pelo plástico do êmbolo. A borracha veda a seringa evitando que a solução vaze. Na ponta do fio, que fica na parte interna da seringa, deve ser soldado o metal que ira funcionar como eletrodo para aquela determinada célula. Antes de ser fechada a célula, introduzindo o êmbolo, deve-se adicionar a solução eletrolítica. Essa é a parte mais complicada da montagem do equipamento, pois, deve-se pensar na posição exata que a célula irá ficar, uma vez que, com o auxílio de uma agulha, faz-se um furo no plástico que fica virado para cima, para evitar vazamento. 

Em outras palavras, podemos dizer que cada par de seringa compõem uma pilha. Afim de conseguir medir uma voltagem maior, ligamos todas as pilhas em série, soldando o fio do cátodo de uma com o fio do ânodo da outra, deixando o fio do cátodo do primeiro par e o fio do ânodo do último par sem serem ligados, tendo como finalidade conecta-los no voltímetro.

Vou deixar abaixo algumas fotos desse bateria que montei.

O equipamento que usei para mostrar que a corrente realmente passa por um sistema e pode ser medida pelo voltímetro é uma maquete com soluções de concentrações diferentes. Mais para frente farei um vídeo explicando mais especificamente como ele funciona.

Referente ao experimento, deve ficar claro que a voltagem gerada é de aproximadamente 4 Volts, mas não é possível gerar trabalho pois a amperagem é extremamente baixa, ficando em torno de 0,01 amperes. Uma bateria de moto por exemplo tem 12 Volts (para isso poderia ser feito um total de 12 pares de pilhas miniaturizadas como fiz com as seringas), entretanto, a amperagem é de 8 amperes, o que possibilita desenvolver trabalho. Uma pilha normal geralmente gera 1 A.

Existe um aparelhinho bastante simples que serve para aumentar a amperagem de pilhas fracas, esse equipamento se chama Ladrão de Joules, em breve trago um esquema de construção, entretanto, é muito simples de se encontrar tutoriais de construção do mesmo na internet.

Eis um adendo: No fim do vídeo eu falo que a bateria consegue produzir uma corrente de 4 V, mas isso não está certo, o correto é tensão em vez de corrente. Corrente se mede Amperes.