Disciplina Curricular

Electroquímica e Energia EEne

Mestrado Integrado em Engenharia Química - MEQ 2006

Contextos

Grupo: MEQ 2006 > 2º Ciclo > Opções > Minors > Ambiente e Energia

Período:

Peso

6.0 (para cálculo da média)

Pré-requisitos

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Objectivos

No século XXI, o armazenamento de energia tornou-se um tema prioritário. Isto resulta quer do desenvolvimento das formas de colheita de energias renováveis, tais como a de origem solar e eólica, quer da necessidade de portabilidade, com o desenvolvimento da indústria eletrónica de consumo. A estes fatores acresce ainda a necessidade de fornecer e armazenar energia em regiões remotas do globo. Por todos estes motivos, o armazenamento de energia em múltiplas escalas é um tema de grande importância e um sinal de desenvolvimento tecnológico e social. Os processos baseados em reações eletroquímicas e na transferência de iões, como é o caso das baterias, foram desde sempre, e continuam a ser, uma das soluções preferidas e de maior sucesso. Nesta UC são estudados os fundamentos das reações eletroquímicas e de diversos tipos de baterias e de reatores eletroquímicos. A UC é dirigida a estudantes de engenharia, sem pré-requisitos específicos. Objetivos Gerais: Conhecer os fundamentos básicos das reações eletroquímicas, do ponto de vista da Termodinâmica e das leis cinéticas. Conhecer os principais tipos de células para armazenamento de energia. Competências adquiridas: Os alunos irão adquirir a capacidade de: - Quantificar a tendência termodinâmica para um conjunto de reações eletroquímicas ocorrer e estimar a velocidade de cada reação, com base nas leis cinéticas. - Descrever os fundamentos das principais baterias e das células de combustível e calcular os principais parâmetros relevantes numa bateria, em particular a capacidade de carga e o rendimento de carga. - Entender os parâmetros fundamentais que condicionam a qualidade e o rendimento de uma célula eletroquímica.

Programa

1. Importância do tema. Conceitos fundamentais em eletroquímica. Fundamentos de Electroquímica. A dupla camada elétrica; reacções de Eléctrodo e reacção global. Células Galvânicas e Células Electrolíticas. 2. Termodinâmica. Variação de energia livre e força electromotriz. 3. Cinética de um processo de eléctrodo. Equação de Butler-Volmer e equação de Tafel. Lei de Faraday. Rendimento de um reactor electroquímico. 4. Processos eletroquímicos espontâneos e estabilidade dos materiais: corrosão eletroquímica. Corrosão uniforme e corrosão localizada. 5. Energia química vs. Energia elétrica. Células eletroquímicas e baterias. Células primárias e células secundárias. Descrição das principais baterias e da sua evolução ao longo dos tempos. Ciclos de carga-descarga. Tempo de vida. 6. Células eletroquímicas em contínuo. Células de fluxo. Células de combustível. Principais células de combustível: de membrana, alcalinas, de ácido fosfórico, de carbonato fundido e de óxido sólido. Outras células. 7. Alimentação das células: armazenagem de hidrogénio.

Metodologia de avaliação

A avaliação será feita essencialmente com duas componentes, um trabalho individual de pesquisa e desenvolvimento de um tema (T) e o outro a um exame final (E). A nota final (NF) será o resultado da média ponderada, dada por: NF= 0,40 x T + 0,60 x E.