Electrochemical study of traces of metal ions found in recycled solutions of lead-acid batteries.

Apesar da rápida melhoria em seu desempenho nas últimas décadas, a bateria chumbo-ácido ainda apresenta alguns problemas, sendo um dos principais a decomposição da molécula de água causando a evolução de hidrogênio na placa negativa durante a carga, aumentando o risco de explosão e consumo de água do eletrólito. Íons metálicos contaminantes podem atuar como eletrocatalisadores facilitando a evolução de hidrogênio na superfície do eletrodo de chumbo. Por meio das técnicas eletroquímicas de polarização potenciodinâmica, cronopotenciometria, voltamatria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica, estudou-se a influência dos íons metálicos Cu2+, Mn2+ e Fe3+ presentes em soluções eletrolíticas recicladas, e do efeito sinérgico destes, sobre o potencial de evolução de hidrogênio no eletrodo negativo de baterias chumbo-ácido. Os resultados fornecidos com auxílio das técnicas de polarização potenciodinâmica e cronopotenciometria evidenciaram que todos os íons metálicos estudados deslocam o potencial de evolução desse gás para valores mais anódicos, facilitando a evolução do hidrogênio na superfície do eletrodo negativo, sendo o efeito sinérgico dos íons o de maior destaque. A técnica de voltametria cíclica possibilitou compreender a atuação dos íons metálicos no sistema estudado, demostrando a facilidade de adsorção dos íons Cu2+ sobre a superfície do eletrodo, enquanto a espectroscopia de impedância eletroquímica caracterizou a dupla camada elétrica do sistema estudado por meio de um circuito elétrico equivalente, evidenciando que há forte acúmulo das espécieis iônicas na camada adsorvida de sulfato de chumbo. Todos os resultados evidenciaram forte influência dos íons metálicos na evolução dos gás hidrogênio sobre o eletrodo negativo, indicando que estas espécies devem ter suas concentrações minimizadas para viabilizar processos de reutilização da solução ácida de baterias chumbo-ácido.Despite the rapid improvement in its performance in the last decades, lead-acid battery still presents some problems, being one of the main the decomposition of the water molecule causing the evolution of hydrogen in the negative plate during the load, increasing the risk of explosion and consumption of electrolyte water. Contaminant metal ions can act as electrocatalysts facilitating the evolution of hydrogen on the surface of the lead electrode. The influence of Cu2+, Mn2+ and Fe3+ metal ions present in recycled electrolytic solutions, and the synergistic effect of these ions, on the potential of hydrogen evolution on the negative electrode of lead-acid batteries. The results provided with the aid of potentiodynamic polarization and chronopotentiometry techniques showed that all the metal ions studied displaced the evolution potential of this gas to more anodic values, facilitating the evolution of the hydrogen on the surface of the negative electrode, being the synergic effect of ions greater emphasis. The technique of cyclic voltammetry made it possible to understand the performance of the metallic ions in the studied system, demonstrating the ease of adsorption of Cu2+ ions on the surface of the electrode, while the electrochemical impedance spectroscopy characterized the double electric layer of the system studied by means of an electric circuit equivalent, evidencing that there is strong accumulation of the ionic species in the adsorbed layer of lead sulphate. All the results showed a strong influence of the metal ions in the evolution of the hydrogen gas on the negative electrode, indicating that these species must have their concentrations minimized to enable processes of reuse of the acid solution of lead-acid batteries.CNP