Electroquímica Industrial

Código:

Q328

Sigla:

Q328

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2011/2012 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:AST	0	Plano de Estudos a partir de 2008	3	-	5	-
L:B	0	Plano de estudos a partir de 2008	3	-	5	-
L:CC	0	Plano de estudos de 2008 até 2013/14	3	-	5	-
L:F	0	Plano de estudos a partir de 2008	3	-	5	-
L:G	0	P.E - estudantes com 1ª matricula anterior a 09/10	3	-	5	-
		P.E - estudantes com 1ª matricula em 09/10	3	-	5	-
L:M	0	Plano de estudos a partir de 2009	3	-	5	-
L:Q	17	Plano de estudos Oficial	3	-	5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Estudo detalhado de alguns processos electroquímicos industriais, relacionando a tecnologia com os princípios fundamentais. Discussão do papel da tecnologia electroquímica na indústria actual. Mostrar que as aplicações electroquímicas, apesar de diversificadas, se baseiam em princípios comuns de electroquímica e engenharia electroquímica.
Pretende-se que, a par do conhecimento das várias tecnologias, os alunos possam conceptualizar em termos científicos os fenómenos que decorrem durante os processos electroquímicos industriais.

Programa

Aulas Teóricas

I – TEORIA

1 – INTRODUÇÃO
1.1 – Importância económica da Indústria Electroquímica
1.2 – Células electroquímicas e reacções de eléctrodo

2 –PROCESSOS DE ELÉCTRODO E TERMODINÂMICA DE CÉLULAS ELECTROQUÍMICAS
2.1 – Potencial Galvani de uma fase
2.2 – Potencial electroquímico
2.3 – Equilíbrio heterogéneo
2.4 – Força electromotriz e potencial de eléctrodo
2.5 – Termodinâmica de células reversíveis
2.6 – Eléctrodos de referência, eléctrodos selectivos, determinações potenciométricas

3 – CINÉTICA DE PROCESSOS DE TRANSFERÊNCIA ELECTRÓNICA
3.1 – Relação intensidade de corrente-potencial
3.2 – Situação de equilíbrio – corrente de permuta
3.3 – Relação intensidade de corrente – sobretensão

4 – FENÓMENOS DE TRANSPORTE EM SOLUÇÃO
4.1 – Transporte de massa em sistemas electroquímicos
4.2 – Transporte de massa em electrólise industrial
4.3 – Acção combinada de controle por transferência electrónica e transporte de massa


II – APLICAÇÕES

1 – CORROSÃO
1.1 – Considerações gerais – importância económica da corrosão
1.2 – Aspectos fundamentais
1.3 – Termodinâmica do processo de corrosão
1.4 – Cinética do processo de corrosão
1.5 – Exemplos práticos de corrosão
1.6 – Prevenção e controle da corrosão

2 – ENGENHARIA ELECTROQUÍMICA
2.1 – Considerações gerais
2.2 – Custo de um processo electrolítico
2.3 – Desempenho e "parâmetros relevantes"
2.4 – Parâmetros da electrólise
2.5 – Projecto de células industriais
2.6 – Tecnologia específica de processos electrolíticos

3 – INDÚSTRIA DE CLORO E HIDRÓXIDO DE SÓDIO
3.1 – Termodinâmica e cinética dos processos de electrólise
3.2 – Tecnologias de células de cloro e hidróxido de sódio
3.3 – Desenvolvimentos tecnológicos recentes
3.4 – Comparação das diferentes tecnologias

4 – EXTRACÇÃO DE METAIS – Indústria do alumínio

5 – PURIFICAÇÃO DE ÁGUA E TRATAMENTO DE EFLUENTES

6 – ACABAMENTO DE METAIS
6.1 – Electrodeposição
6.2 – Deposição electroless
6.3 – Camadas protectoras - Anodização
6.4 – Pintura electroforética

7 - BATERIAS E CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL
7.1 - Baterias
7.2 - Células de combustível


Aulas Práticas

Realização de trabalhos laboratoriais em 2 séries com índole distinta:

1 – Trabalhos com protocolo de apoio, focando os seguintes assuntos:
Verificação da equação de Nernst.
Reacção de libertação de hidrogénio em diferentes metais.
Efeito do electrólito na velocidade de corrosão de um metal. Inibidores de corrosão.
Electrodeposição – eficiência de corrente.
Anodização e coloração de superfícies metálicas.
Características e funcionamento de baterias.

2 – Projecto laboratorial sem protocolo de apoio, apenas com indicação de tema e objectivo.
Os estudantes preparam um protocolo contendo: introdução fundamentada; lista de reagentes, material e equipamento; metodologia para a execução das experiências e análise de resultados, de modo a atingir o objectivo proposto.

Bibliografia Obrigatória

D. Pletcher, F. C. Walsh; Industrial Electrochemistry, Second Edition, Blackie Academic and Professional, London, 1993
M. J. Sottomayor; Electroquímica Industrial (Q328) – Notas de Apoio aos Trabalhos Práticos – 2011/2012, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Porto, 2012

Bibliografia Complementar

A. F. Silva; Notas sobre as Aulas de Electroquímica da Disciplina de Química-Física, Departamento de Química, Faculdade de Ciências, Porto, 1988
P. Atkins, J. Paula; Physical Chemistry, 8th edition, Oxford University Press, Oxford, 2006
G. Prentice; Electrochemical Engineering Principles, Prentice Hall International, New Jersey, 1991
E. Heitz, G. Kreysa; Principles of Electrochemical Engineering, VCH, New York, 1986
C. M. A. Brett, A. M. O. Brett; Electrochemistry – Principles, Methods and Applications, Oxford University Press, Oxford, 1993

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas, aulas práticas laboratoriais e aulas na Web.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	68,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Nesta unidade curricular é obrigatório o cumprimento da assiduidade nas aulas práticas.
Para obter frequência é necessário não faltar a mais de 1/4 das aulas práticas previstas e obter classificação positiva em pelo menos 2/3 dos trabalhos de índole laboratorial previstos.

Fórmula de cálculo da classificação final

ELEMENTOS DE AVALIAÇÃO
1 – Realização de uma série de trabalhos práticos e elaboração dos respectivos relatórios (NTP).
2 – Planeamento, realização experimental, apresentação e discussão de um projecto laboratorial (NProj).
3 – Exame final (NEx).
O exame final pode ser substituído por dois testes parciais, efectuados durante o período lectivo. Neste caso, a classificação do exame final é igual à média das classificações obtidas nos dois testes.

CLASSIFICAÇÃO FINAL
A cada um dos elementos de avaliação é atribuída uma classificação (0 a 20 valores).

A classificação final (NF) é calculada com base na equação: NF = 0.30 NTP + 0.20 NProj + 0.50 NEx.

Independentemente do valor obtido no cálculo da classificação final, para obter aprovação é necessário que, cumulativamente, a nota global dos trabalhos práticos seja igual ou superior a 8 valores (NTP ≥ 8), a nota do projecto laboratorial seja igual ou superior a 8 valores (NProj ≥ 8) e a nota do exame final seja igual ou superior a 8 valores (NEx ≥ 8).

1º teste: 27/04 - 14h
2º teste: 01/06 - 14h

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Todos os casos ambíguos ou omissos serão resolvidos com o recurso a uma prova oral complementar.

Melhoria de classificação

A única componente de avaliação passível de melhoria de classificação é o exame final.