Influência da qualidade do pó de zinco na geração de hidrogênio em pilhas alcalinas

Autor: Tone Takayama Filho
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2007
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMGUniversidade Federal de Minas GeraisUFMG.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: In modern alkaline batteries (Zinc / Manganese Dioxide) high purity zinc dust (Special High Grade) is used as anode. These batteries are substituting the traditional zinc-carbon batteries due to its limitations in applications needing high discharge rates, large working temperature range and longer shelf life. Votorantim Metais is the sole producer of this zincdust in Brazil. The zinc dust characteristics are very important for the alkalinebatteries performance. One of the main factors that affect the alkaline batteries performance and harm their useful life is gassing (hydrogen evolution) that is due to the zinc dust anode corrosion. This phenomenon is highly influenced by the zinc dust quality produced. So, the main objective of this Master of Science Thesis was to evaluate how some main zinc dust characteristics affects gassing. The zinc dust produced by Votorantim Metais was compared with two zinc dust qualities which are reference on the international market through their physical, chemical and morphological characteristics and by their gassing generation. The iron content in the zinc dust has a significant effect in gassing. It may be noticed that even with indium and bismuth contents considerably lower than those of produced Votorantim Metais´ dusts, even so the gassing of zinc dust produced at Votorantim Metais was 50% higher. This was mainly due to the higher iron content of this zinc dust (5 ppm) related to the reference dusts (< 2 ppm). Several zinc dusts were produced at the São Paulos´s State Instituto de Pesquisas Tecnológicas atomization pilot plant and were used to study the effects of iron and indium contents, size distribution and annealing of the zinc dust on gassing. Finer particles and higher fines proportion in the zinc dust show a higher trend for gassing increase. Thermal treatment of zinc dust highly contaminated with iron (> 10 ppm) at 350 oC under vacuum and during 4 hours showed a 40% reduction in gassing as result, independently of the iron content in the zinc dust.
Nas modernas pilhas alcalinas (Zinco / Dióxido de Manganês) o pó de zinco de alta pureza (Special High Grade - SHG) é utilizado como anodo. Estas vêm substituindo as tradicionais pilhas zinco-carbono devido as suas limitações quanto a aplicações que exigem altas taxas de descarga, ampla faixa de temperatura de trabalho e maior vida de prateleira. A Votorantim Metais é a única fabricante deste pó de zinco no Brasil. As características do pó de zinco são de grande importância para o desempenho das pilhas fabricadas. Um dos principais fatores que afetam o desempenho das pilhas alcalinas e comprometem sua vida útil é o desprendimento de hidrogênio (gassing) devido à corrosão dos anodos de pó de zinco. Este fenômeno éfortemente influenciado pela qualidade do pó de zinco produzido. Assim sendo, o principal objetivo desta dissertação de mestrado foi o de avaliar como algumas das principais características do pó de zinco afetam o desprendimento de hidrogênio. O pó de zinco produzido pela Votorantim Metais foi comparado com duas qualidades de pó de zinco que são referências do mercado internacional através de suas características física, química e morfologia e pela suas gerações de gassing. O teor de ferro no pó de zinco tem um efeito significativo na geração de gassing. Pode-se notar que embora os teores de índio e bismuto nos pós de zinco de referência fossem bastante inferiores aos pós produzidos pela Votorantim Metais, mesmo assim a geração de gassing do pó dezinco da Votorantim Metais foi aproximadamente 50% superior. Isto foi principalmente devido ao maior teor de ferro no pó de zinco da Votorantim Metais (5 ppm) em relação aos pós de referência (< 2 ppm). Diversos pós de zinco foram produzidos na unidade piloto de atomização do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo e foram utilizados para estudar o efeito do teor de ferro, teor de índio, da granulometria e do recozimento do pó de zinco sobre a sua geração de gassing. Partículas mais finas e a maior proporção de finos no pó de zinco apresentam uma maior tendência para o aumento da geração de gassing. Otratamento térmico do pó de zinco altamente contaminado em ferro (> 10 ppm) a 350 0C, sob vácuo e durante 4 horas, apresentou como resultado uma redução de aproximadamente 40% na geração de gassing independentemente do teor de ferro do pó de zinco.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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