Publicação em Diário da República: Despacho nº 9183/2020 - 25/09/2020
4 ECTS; 2º Ano, 1º Semestre, 15,0 T + 30,0 TP , Cód. 300127.
Docente(s)
- Marco António Mourão Cartaxo (1)(2)
(1) Docente Responsável
(2) Docente que lecciona
Pré-requisitos
Não aplicável.
Objetivos
Proporcionar a oportunidade aos alunos de adquirirem conhecimentos e competências para: compreender a importância da Eletroquímica na sociedade; entender os princípios fundamentais dos sistemas eletroquímicos e a sua aplicação tecnológica.
Programa
Componente teórica:
1. Introdução à Eletroquímica.
1.1. Definição de Eletroquímica.
1.2. Interações da Eletroquímica com outras áreas.
1.3. Evolução histórica.
1.4. Exemplos de aplicação.
2. Fundamentos da Eletroquímica.
2.1. Reações de oxidação e redução.
2.2. Potencial eletroquímico e potencial de elétrodo.
2.3. Lei de Faraday.
2.4. Técnicas e instrumentos eletroquímicos: voltametria e elétrodos de referência; células eletroquímicas e seus componentes.
3. Termodinâmica dos processos eletroquímicos.
3.1. Introdução à termodinâmica eletroquímica.
3.2. Energia livre de Gibbs e potencial eletroquímico.
3.3. Potencial de elétrodo e a sua relação com o equilíbrio químico.
3.4. Aplicações da termodinâmica eletroquímica.
4. Cinética dos processos eletroquímicos.
4.1. Introdução à cinética eletroquímica.
4.2. Lei de Tafel.
4.3. Mecanismos de reação em elétrodos.
4.4. Fatores que afetam a cinética de reação.
4.5. Aplicações práticas da cinética eletroquímica.
5. Técnicas de caracterização eletroquímica.
5.1. Introdução às técnicas de caracterização eletroquímica.
5.2. Voltametria.
5.3. Eletroquímica de impedância.
5.4. Técnicas avançadas de caracterização eletroquímica.
6. Baterias e células de combustível.
6.1. Baterias.
6.1.1. Princípios de funcionamento.
6.1.2. Componentes principais.
6.1.3. Tipos de baterias.
6.1.4. Desafios e inovações.
6.1.5. Aplicações.
6.2. Células de combustível.
6.2.1. Princípios de funcionamento.
6.2.2. Tipos de células de combustível.
6.2.3. Vantagens e desafios.
6.2.4. Aplicações.
7. Relevância dos processos eletroquímicos na sociedade moderna.
7.1. Corrosão e proteção eletroquímica.
7.2. Eletrólise e produção de produtos químicos.
7.3. Baterias e armazenamento de energia.
7.4. Células de combustível e produção de energia sustentável.
8. Tecnologias emergentes.
8.1. Materiais eletroquímicos avançados e design de elétrodos.
8.2. Avanços recentes nas técnicas de caracterização eletroquímica.
8.3. Processos eletroquímicos tecnológicos inovadores.
8.3.1. Novos conceitos na conversão e armazenamento de energia.
8.3.2. Novas abordagens na eletrossíntese e nos processos industriais.
8.3.3. Eletroquímica verde.
Componente prática:
1. Determinação do potencial de elétrodo padrão de metais.
2. Efeito da concentração de iões no potencial de célula.
3. Análise de elétrodos de diferentes materiais.
4. Voltametria cíclica para o estudo de reações redox.
5. Estudo de baterias eletroquímicas: caracterização de desempenho e eficiência.
6. Eletrossíntese de compostos inorgânicos.
7. Deteção de poluentes numa água por voltametria.
8. Eletrólise da água e produção de hidrogénio e oxigénio.
Metodologia de avaliação
A avaliação teórica (AT) é efetuada através de um teste escrito, nas diferentes épocas oficiais de avaliação.
A avaliação prática (AP) é obtida pela realização de todos os trabalhos práticos e dos respetivos relatórios.
A avaliação oral (AO) é obtida pela entrega de um trabalho temático escrito, com apresentação oral do mesmo, e pelo interesse e participação nas aulas.
A classificação final (CF) é obtida aplicando a seguinte fórmula:
CF=(0,5xAT)+(0,25xAP)+(0,25xAO)
Nota de classificação final mínima para aprovação de 10 valores.
Bibliografia
- Atkins, P. e De Paula, J. e Keeler, J. (2017). Physical Chemistry. Oxford: Oxford University Press
- Balsara , N. e Newman, J. (2021). Electrochemical Systems. United States of America: John Wiley & Sons
- Petrovic, S. (2021). Electrochemistry Crash Course for Engineers. Switzerland: Springer Nature Switzerland
- White, H. e Bard, A. e Faulkner, L. (2022). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. New York: John Wiley & Sons
Método de Ensino
Aulas teóricas expositivas, onde se descrevem os princípios fundamentais. Aulas teóricas-práticas onde se propõe a resolução de exercícios de aplicação e a realização de trabalhos laboratoriais acerca dos assuntos lecionados.
Software utilizado nas aulas
Não aplicável.
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
