Bateria de Níquel-Hidreto Metálico (NiMH): Funcionamento e Aplicações
Introdução
A bateria de Níquel-Hidreto Metálico, conhecida como NiMH, é uma bateria recarregável que tem se destacado desde sua introdução comercial em 1989. Originalmente utilizada em computadores portáteis, hoje é amplamente empregada em veículos híbridos elétricos e representa cerca de 10% do mercado total de baterias recarregáveis.
Comparação com Baterias NiCd
Em comparação com as baterias de Níquel-Cádmio (NiCd), as baterias NiMH oferecem 40% mais energia específica, resultando em aproximadamente o dobro de capacidade. Além disso, são menos afetadas pela depressão de tensão e, crucialmente, não contêm o tóxico cádmio. O efeito memória das baterias NiMH é significativamente menor que o das baterias de níquel-cádmio.
Química da Bateria NiMH
Uma célula NiMH típica contém:
- Cátodo: uma placa de eletrodo positivo de óxido-hidróxido de níquel(III).
- Ânodo: um hidreto metálico, uma liga que absorve hidrogênio.
- Separador e Eletrólito: uma solução alcalina de hidróxido de potássio (KOH).
O componente M no eletrodo negativo é um composto intermetálico, sendo as ligas baseadas em AB5 as mais importantes comercialmente. Estas ligas são compostas por elementos com forte afinidade com o hidrogênio, como lantânio e cerium, e elementos com fraca afinidade, como níquel e cobalto.
Estrutura e Reações Químicas
A estrutura em camadas de uma célula NiMH redonda inclui:
- Uma folha perfurada externa que carrega o pó do hidreto metálico, formando o eletrodo negativo.
- Um separador que contém o eletrólito e impede o contato direto com o eletrodo positivo.
- Um cátodo composto por hidróxido de níquel e hidrato de óxido de níquel.
As reações químicas durante a descarga são:
- No ânodo: MH + OH– → M + H2O + e–
- No cátodo: NiO(OH) + H2O + e– → Ni(OH)2 + OH–
A reação total durante a descarga é: NiO(OH) + MH → Ni(OH)2 + M
Potencial e Energia Específica
O potencial redox total da reação é E0 = 0,49V – (-0,83V) = 1,32V. A energia específica de uma célula NiMH é de cerca de 80 Wh/kg, quase tão alta quanto a de uma célula alcalina e mais do que o dobro de uma bateria NiCd.
Cuidados e Sensibilidades
As baterias NiMH são sensíveis ao sobrecarregamento, superaquecimento, polaridade incorreta e também à descarga profunda.
Conclusão
A evolução da tecnologia de baterias NiMH tem contribuído significativamente para o desenvolvimento de soluções de energia mais limpas e eficientes, especialmente em aplicações de mobilidade elétrica.
