O que significa célula eletroquímica?
Uma célula eletroquímica é um dispositivo ou mecanismo que pode gerar energia elétrica a partir de uma reação química ou utilizar energia elétrica para produzir uma reação química.
Este é um conceito crucial no estudo da corrosão, porque a corrosão é um processo eletroquímico e envolve a formação de células eletroquímicas.
O estudo da formação de células eletroquímicas pode ajudar:
- Determinar a natureza da degradação do material
- Monitore e minimize falhas devido à corrosão
- Reduza o custo de reparos e substituições de componentes e peças críticas
Industriapedia explica a célula eletroquímica
A corrente elétrica pode ocorrer devido a certas reações químicas. Como um sistema eletroquímico, é conhecido como uma célula galvânica ou voltaica. Uma bateria de chumbo-ácido é um exemplo desse sistema.
Por outro lado, quando a energia elétrica é fornecida a uma célula eletroquímica, a mudança química que ocorre é conhecida como eletrólise. Muitos metais como o alumínio são produzidos por eletrólise.
A corrosão, em muitos casos, ocorre devido a células eletroquímicas. A corrosão, como uma reação eletroquímica, ocorre por meio de várias reações redox, que também são observadas em baterias. Normalmente, o metal (como o aço) sob ataque funciona como o ânodo, torna-se oxidado e forma íons metálicos e elétrons livres. Os elétrons livres assim formados reduzem o oxigênio para formar hidróxido, produzindo uma reação catódica para garantir a eletroneutralidade.
A dissolução do metal no ânodo pode fazer com que os íons metálicos entrem em uma solução ou coletar os íons metálicos na superfície do material. No primeiro caso, os íons metálicos podem oxidar ainda mais e formar uma cavidade. No segundo caso, um revestimento de barreira pode ser formado e este revestimento fino de íons sólidos evita corrosão adicional. A corrosão do alumínio geralmente segue o segundo caso, pois o revestimento inicial de óxido de alumínio interrompe ou retarda a corrosão adicional.
Figura 1. Diagrama de uma célula eletroquímica.
Uma característica particular da maioria dos processos de corrosão é que os estágios de redução e oxidação ocorrem em diferentes locais do metal. Isso é possível devido à condutividade dos metais, que permite o fluxo de elétrons do ânodo para o cátodo. Uma camada de umidade é essencial para esta reação eletroquímica, de modo a transmitir íons de e para o metal, pois apenas uma camada muito fina de vapor de água adsorvido será adequada. Assim, o processo de corrosão pode ser considerado e estudado como um caso de uma célula eletroquímica em curto-circuito.
Assim, a geração de células eletroquímicas precede a maioria dos tipos de deterioração corrosiva.
Quais partes das superfícies servem como ânodos podem depender de tensões residuais. Moléculas em regiões que tiveram estresse residual durante a produção, muitas vezes têm energias livres e, portanto, podem naturalmente se tornar anódicas e atrair ataque de corrosão precoce.