Como funciona uma pilha?

Hoje estamos menos dependentes de pilhas. Mesmo controles de TVs e outros produtos que costumavam usar pilhas iniciaram a migração para baterias internas recarregáveis — sendo a grande exceção o joystick dos consoles Xbox. Além deles, brinquedos e outros acessórios ainda dependem desse material que, para alguns, tem seu funcionamento como uma incógnita. Por isso vamos desmistificar o funcionamento das pilhas.

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Como é feita uma pilha?

Antes de entender como elas funcionam efetivamente, é necessário termos noção dos materiais empregados na construção de uma pilha. Ela é formada primeiramente pela estrutura básica de aço, sendo então preenchida com mistura de dióxido de manganês, grafite e eletrólitos que formam uma massa preta no cátodo — elétrodo positivo, geralmente marcado pelo sinal "+" —, onde ocorre a reação química de redução.

Já o ânodo — elétrodo negativo, marcado por "-" — traz uma pasta com zinco, cádmio e outros metais, que servem para gerar a reação química de oxidação desencadeada pela pilha e transmitir os elétrons quando a bateria é acoplada a algum dispositivo.

No centro da pilha há um eletrólito levemente exposto no polo positivo da pilha, responsável por funcionar como o gatilho de ativação dessa “massa”, provocada por estímulos oxidativos, o que causa um distúrbio responsável pela movimentação de elétrons. Ele pode ter construção simples, em grafite, zinco ou cobre. O importante é funcionar como condutor elétrico.

Como funciona uma pilha?

A partir disso, o sistema interno é pressurizado e fica pronto para desencadear corrente elétrica por meio de um processo chamado oxirredução. Este processo dá o nome da atividade de transferência de elétrons do ânodo para o cátodo, que está ligado ao eletrólito. Quando há esse estímulo, os elétrons se movem para o polo negativo da pilha, ficam basicamente armazenados ali até o uso.

Assim, quando a pilha é encaixada em um produto, o tubo condutor (eletrólito) consegue retirar a energia do cátodo e transmitir ao produto-destino. Quando isso ocorre, naturalmente o produto-base, a pilha, passa por uma redução de capacidade durante a transformação de energia química para energia elétrica.

E a pilha recarregável?

Apesar da estrutura interna parecida, as pilhas recarregáveis contam com a grande vantagem de serem utilizadas por diversos ciclos para a mesma atividade.

O que muda dentro delas é a composição química. Como vimos, uma pilha comum consegue provocar uma reação química irreversível, dispersando seus elétrons para o cátodo, e então transmitindo descarga elétrica via eletrólito. Na pilha recarregável, o processo é reversível!

Isso acontece porque a massa que compõe o tubo da bateria é feita com níquel cádmio, níquel metal hidreto, ou íons de lítio, ao menos nos modelos mais amplamente comercializados até então. Dessa forma, este composto é “reestimulado” depois que zera sua capacidade de produzir energia. Isso é, quando utilizado com um carregador adequado.

Isso é possível pois o ânodo não é completamente desfeito, funcionando como ponte essencial para reintrodução de carga pelo cátodo para que a “massa” trabalhe na geração de energia mais uma vez.

Resumindo

Basicamente, pilhas são baterias que podem ser recarregáveis ou não, dependendo da forma como foram construídas. Geram energia a partir de um processo químico, e possuem um “tanque” que armazena o resultado das reações químicas, até elas serem acopladas a um brinquedo, controle, ou o que for, para que os elétrons sejam transformados em uma corrente elétrica.

Note que elas são seguras justamente por necessitarem de uma conexão compatível nos pólos positivo e negativo. Se você simplesmente colocar o dedo ali, nada acontece. Apenas quando outro metal entra em contato, nos dois pólos, a bateria consegue trabalhar para causar a descarga energética. Sem nenhum tipo de sistema inteligente controlador. Pura ciência e química.

Fonte: Varta, eCycle, CienTec USP