Design de baterias : aplicação de materiais naturais para microgeração de energia

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Dalarosa, Regiane
• Orientador(a): Cândido, Luis Henrique Alves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Ecodesign; Baterias; Energia
• Palavras-chave em Inglês: Power microgeneration; Batteries; Electrolytes; Orange juice
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/206573

Os avanços tecnológicos, aliados ao aumento nos padrões de consumo de eletrônicos portáteis, têm estimulado a demanda por modelos de baterias cada vez menores e mais eficientes. No entanto, os materiais utilizados nestes dispositivos são normalmente tóxicos ou compostos por metais pesados, trazendo preocupações sobre a segurança de seu uso e descarte no meio ambiente. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa é gerar informações técnico-científicas sobre a aplicação do suco de laranja como eletrólito no design de baterias para conversão e estocagem de energia em microescala. Para isso, foi analisado o desempenho do suco de laranja in natura atuando como eletrólito em seu estágio zero e em estágio envelhecido, tendo em vista sua origem renovável e alta disponibilidade. A metodologia utilizada possui abordagem quantitativa e foi realizada a partir do método experimental, incorporando técnicas de caracterização físico-química e eletroquímica para subsidiar a análise de desempenho elétrico dos materiais. Dentre as três variedades de frutos analisadas, a laranja Valência apresentou o melhor desempenho, com pH 3,37, condutividade elétrica mS 4,16 e potencial médio em circuito aberto de 0,9 V, em células compostas por eletrodos de zinco e cobre. Foi verificado que apesar de possuir desempenho distinto entre as variedades de frutos, o suco de laranja in natura possui potencial para atuar como eletrólito em baterias para microgeração de energia de 1,5 V, a partir da associação de 3 células em série. Experimentalmente, foi averiguado que uma microbateria de zinco-cobre composta por 3 células associadas em série e alimentada com 0,6 ml de suco, é capaz de manter um potencial nominal na faixa de 1,5 V, por pelo menos 8 horas, sob densidade de corrente constante de 10 μA. Bem como, é capaz de manter um LED ligado durante o período de 23 horas, sob corrente na faixa entre 35 mA e 55 mA. Além disso, foi verificado que o suco de laranja pode ser usado tanto em estágio zero, recém-extraído do fruto, como em estágio envelhecido, tornando possível o uso de refugos da indústria de sucos como matéria-prima para microgeração de energia.