Bateria recarregável com ânodo de alumínio

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Energias Renováveis – Conversão Eléctrica e Utilização Sustentável

O alumínio possui uma elevada energia de ionização, de 60 eV. Até à data, apesar de terem sido desenvolvidos esforços no sentido de desenvolver baterias recarregáveis de ânodo de alumínio, apenas existem baterias de ânodo de alumínio, não recarregáveis. Depois de descarregadas, são descartadas uma vez que a possibilidade de as recarregar é impedida pela formação de óxidos de alumínio muito estáveis devido à ligação covalente Al-O muito forte. O objectivo deste trabalho é o de testar electrólitos não aquosos que reduzam consideravelmente a energia livre de Gibbs de solvatação do alumínio, permitindo tornar as baterias primárias de alumínio em secundárias. A quantidade de energia que se pode armazenar numa célula electroquímica depende da energia de ionização do metal isolado e da energia de solvatação do ião. O potencial padrão de redução do alumínio, determinado em electrólitos aquosos (-1,66 V),tem uma contribuição da energia de solvatação do ião muito maior que a de ionização,sendo, por isso, necessário uma quantidade de energia enorme para quebrar a ligação oxigénio- alumínio devida à energia de solvatação desta ligação. No presente trabalho foram testados vários sistemas de eléctrodos e electrólitos não aquosos. O sistema eléctrodo/electrólito com melhores resultados obtidos foi o electrólito tetrafluorborato de alumínio [Al(BF4)3]/acetonitrilo [CH3CN], com eléctrodos(ânodo e cátodo) de grafite, ficando demonstrado de forma inequívoca ser possível recarregar este sistema. Verificou-se também que, após o processo de carregamento se atingiram tensões na ordem de 3-4 Volt. No entanto, observou-se que depois do processo de carga, a tensão não se manteve estável ao longo do tempo, observando-se um fenómeno de autodescarga, provavelmente devido a reacções concorrentes que consomem a carga da célula. Como desenvolvimentos futuros propõe-se o aperfeiçoamento de sistemas de solvente/electrólito/sal de alumínio por forma a obter uma tensão elevada e estável.