Publicada em

26/02/2015

Luis Felipe Pikcius Bezerra de Siqueira

130 – Modelagem dos processos de descarga em eletrodos de baterias de chumbo-ácido utilizando o software comsol multiphysics

Resumo

Foi desenvolvido um novo modelo de eletrodo de chumbo que inclui o efeito da formação de filmes isolantes de sulfato de chumbo nas interfaces eletrodo-solução. As consequências da inclusão deste mecanismo de formação de um filme de sulfato de chumbo (desconsiderado nos modelos desenvolvidos até o presente) e sua interação com os fenômenos cinéticos e difusionais foram analisadas tanto nas regiões externas do eletrodo assim como nas regiões internas de um poro macroscópico simulado na região central do eletrodo. O modelo previu a presença de fenômenos de borda, mostrou a formação de gradientes de concentração e o efeito combinado destes fenômenos que levam ao aparecimento de uma reação zonal. O modelo desenvolvido previu que a reação zonal não começa na superfície do poro e que ela corresponde ao deslocamento de um máximo de densidade de corrente local e não de um máximo absoluto. As simulações identificaram um fenômeno temporário não descrito na literatura, o de uma maior densidade de corrente nas regiões mais afastadas do contra eletrodo (atribuído ao comparativamente lento tempo de resposta dos fenômenos difusionais) e a formação de um filme de sulfato de chumbo mais espesso nessas regiões. O modelo desenvolvido permitiu observar fenômenos como o da reação zonal e suas causas e analisar os diferentes fatores que afetam sua evolução.

Abstract

It was developed a new lead electrode model including the insulating lead sulfate film formation in the electrode-electrolyte interface. The consequences of the lead sulfate formation mechanism inclusion into the model (no taken into account in other models developed up to the date) and its interaction with difusional and kinetic phenomena were detailed analyzed in both, external and internal to the macroscopic central pore regions. The model foresees correctly the edge effects phenomena presence, shows the concentration gradient formation and the combined effect of all these phenomena leaving to the reaction zone effect. The model foresees that the reaction zone do not begins at the pore surface edge and that the reaction zone corresponds to a local current density maximum propagation and not to an absolute one. The simulations identify a temporary phenomenon do not described in the literature, a bigger current density in regions faster from the counter electrode (attributed to the difusional phenomenon slower time response) and a thicker lead sulfate film in these regions. The developed model permits to observe phenomena like the reaction zone phenomenon and its causes and analyze the factors that affect its evolution.

Data da defesa: 26/02/2020

Banca Examinadora

Orientador (a): Patricio Rodolfo Impinnisi (Lactec)
Membro da Banca: Mariana D´Orey Gaivão Portella Bragança (Lactec)
Membro da Banca: Gilberto Augusto de Oliveira Brito (UFES)

Palavra(s)-Chave: Eletrodos negativos. Descarga. Modelagem.

Keywords: Negative electrodes. Discharge. Modeling.

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