Usando a corrosão galvânica de forma inteligente para benefício a longo prazo

Os processos eletroquímicos que ocorrem durante a corrosão galvânica o tornam ideal para a geração de eletricidade e proteção de elementos de aço específicos. A corrosão galvânica é um processo eletroquímico degenerativo que ocorre quando dois metais diferentes estão em contato um com o outro enquanto são expostos a um eletrólito. Durante este tipo de corrosão, um metal sofre deterioração acelerada enquanto o outro metal não é afetado. Em outras palavras, um metal se sacrifica por corrosão preferencial, protegendo assim o outro metal.

Embora a corrosão galvânica cause danos no valor de milhões de dólares em todo o mundo todos os anos, há casos em que esse processo eletroquímico pode ser usado para beneficiar aplicações específicas. Neste artigo, faremos uma breve revisão do processo de corrosão galvânica e descreveremos as situações em que esse processo corrosivo é vantajoso.

Por que ocorre a corrosão galvânica?

Para entender como a corrosão galvânica pode ser usada para o bem, é essencial primeiro obter uma compreensão sólida da mecânica subjacente responsável por sua formação. Quando um metal é exposto a um eletrólito, ele assume uma propriedade conhecida como potencial de eletrodo. Esta propriedade define a capacidade de um metal ganhar elétrons (reduzir) ou perder elétrons (oxidar).

Quando dois metais com diferentes potenciais de eletrodo estão em contato um com o outro na presença de um eletrólito, eles formam uma célula galvânica, onde a diferença de potencial entre os dois metais faz com que os elétrons fluam do metal mais reativo (o ânodo) para o menos metal reativo. metal reativo (o cátodo). Esse fluxo de escolhas dá origem à geração de uma corrente na célula. Além disso, à medida que os elétrons são transferidos do ânodo para o cátodo, o ânodo se oxida e se deteriora enquanto o cátodo sofre uma reação de redução e permanece protegido. (Esse processo é discutido com mais detalhes em Por que dois metais diferentes causam corrosão?)

O fato de a corrosão galvânica causar (1) o fluxo de elétrons de um ponto a outro e (2) a corrosão preferencial de um metal sobre o outro provou ser útil em várias aplicações.

Benefícios da Corrosão Galvânica

Listadas abaixo estão algumas das aplicações onde o processo galvânico é benéfico.

Geração de tensão da bateria

As reações que ocorrem durante a corrosão galvânica são a força motriz pela qual as baterias geram eletricidade. A bateria típica de célula seca ou úmida é essencialmente uma célula eletroquímica com um ânodo, um cátodo e uma solução eletrolítica.

As baterias secas convencionais usadas na maioria dos produtos eletrônicos consistem em uma caixa interna de zinco envolvendo uma haste de grafite imersa em uma pasta eletrolítica úmida composta de cloreto de amônio (NH4Cl), dióxido de manganês (MnO2) ou outra solução química adequada. Esta pasta de eletrólito une a conexão entre a haste de grafite e o invólucro de zinco para formar uma conexão elétrica indireta. A casca de zinco, que é composta do metal mais reativo, torna-se o ânodo à medida que os elétrons se movem dela para a haste de grafite do cátodo. O fluxo contínuo de elétrons do ânodo para o cátodo resulta na geração de eletricidade que é usada para alimentar vários aparelhos e dispositivos elétricos.

A bateria continua a fornecer eletricidade até que o invólucro do ânodo de zinco seja completamente consumido, momento em que a bateria é considerada esgotada.

Proteção catódica

A corrosão galvânica é usada para proteger componentes de metal formando intencionalmente uma célula galvânica com outro metal de sacrifício. Este processo é chamado de proteção catódica. Existem dois tipos de proteção catódica: proteção catódica passiva e proteção catódica de corrente impressa.

  • Proteção catódica passiva

Em sistemas de proteção catódica passiva, um metal anódico de sacrifício é direta ou indiretamente conectado ao metal a ser protegido. A conexão entre os dois sistemas é adequada para gerar eletricidade suficiente para formar uma célula eletroquímica eficaz.

Os sistemas de proteção catódica passiva são comumente usados ​​em plataformas offshore para proteger elementos estruturais de aço. As hastes de alumínio (ânodo de sacrifício) são montadas diretamente em seções tubulares de aço para protegê-las da corrosão. Outras aplicações que usam sistemas passivos são aquecedores de água, tanques de armazenamento e estacas de aço.

A proteção catódica passiva também pode ser observada no aço galvanizado. Nesse processo, o aço é totalmente revestido pela imersão do metal base em um banho de zinco fundido. Quando o elemento de aço é marcado ou danificado de tal forma que o substrato de aço fica exposto, o revestimento de zinco adjacente evita a corrosão do aço subjacente, agindo como um ânodo de sacrifício. O revestimento de zinco circundante continua a proteger o aço subjacente até que o revestimento se esgote.

  • Proteção catódica de corrente impressa

Em estruturas maiores ou mais longas, não é possível que os ânodos galvânicos forneçam corrente suficiente para fornecer proteção adequada. Neste caso, a proteção catódica de corrente impressa (ICCP) é usada. Nesses sistemas, o ânodo é conectado a uma fonte de energia externa para ajudar a conduzir o processo eletroquímico. (Saiba mais no vídeo Quando usar a proteção catódica de corrente impressa.)

Os sistemas ICCP são freqüentemente usados ​​para proteger centenas de quilômetros de oleodutos e gasodutos. O isolamento elétrico geralmente é fornecido entre os flanges do tubo de conexão usando kits de isolamento de flange para interromper a conectividade elétrica entre os tubos adjacentes. Esse isolamento melhora a eficiência dos sistemas ICCP, separando eletricamente o tubo em seções menores e mais manejáveis.

Conclusão

Embora conhecido por seus efeitos prejudiciais, o processo de corrosão galvânica possui características específicas que o tornam ideal para:

  1. Gerar eletricidade em sistemas de energia portáteis, como baterias, e
  2. Proteção de componentes metálicos vulneráveis

Uma boa compreensão desse processo é essencial para garantir que esses benefícios sejam usados ​​de forma eficaz na aplicação pretendida.

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