Gaston Planté - O inventor da Bateria de Chumbo-Ácido

POR Pedro Coelho

Publicado: quinta-feira, 13 de setembro de 2018

Compartilhe :

Nascido em 22 de abril de 1834 na cidade de Orthez, na província de Basses-Pyrénées, na França, o físico Raymond-Louis Gaston Planté ficou famoso após a sua maior invenção: a primeira bateria de armazenamento de energia elétrica (ou acumulador de energia elétrica), que hoje é amplamente utilizada em automóveis.

Nesta postagem, eu vou contar a história de um grande cientista que foi descrito pelos seus contemporâneos como um homem de bom coração, modesto e altruísta, totalmente dedicado ao seu trabalho; um verdadeiro “workaholic”.

Retrato de Gaston Planté

Família de Gaston Planté

Primeiramente, vamos falar um pouco sobre a família de Planté que foi uma família de destaque na França. Todos os três irmãos, Leopold (nascido em 1832), Gaston (nascido em 1834) e Francis (nascido em 1839), ganharam fama nacional e até mesmo internacional.

Leopold Planté foi um dos líderes dos advogados em Paris, Francis Planté foi um brilhante pianista que surpreendeu o mundo cultural de seu tempo com o seu talento. Ele era chamado de "deus do piano" e apresentou vários concertos até os seus 91 anos de idade. A família Planté era uma família bem antiga e era muito respeitada na comuna Orthez.

O pai dos grandes homens, Pierre (Pedro), e seu tio Raymond, ocupavam altos cargos na administração local de Orthez e do distrito de Basses-Pyrénées (atual: Pyrénées-Atlantiques; em português: Pirenéus Atlânticos). Em 1841, Pierre Planté e sua família deixaram Orthez e se mudaram para Paris, a fim de garantir uma melhor educação para seus filhos.

Carreira Acadêmica

Gaston começou seus estudos em uma escola particular e depois foi para o Lycée Charlemagne. Com 16 anos, ele se tornou Bacharel em Letras e, aos 19 anos, Bacharel em Ciências. Depois, ele frequentou a renomada universidade de Paris “La Sorbonne”, que foi a universidade onde ele conquistou o título de Mestre em Ciências em 1855.

Universidade de La Sorbonne (Foto tirada por José Henrique Mendes)

Durante seus anos de estudo na universidade, Gaston impressionou seus professores com sua mente analítica, habilidades práticas e destreza extraordinária em fazer trabalhos experimentais. Por causa dessas qualidades do jovem estudante, o Prof. Edmond Becquerel escolheu Gaston Planté como assistente em seu laboratório no Conservatório de Artes e Ofícios em 1854; Seis anos depois, ele subiu ao posto de professor de física na Associação Politécnica para o Desenvolvimento da Instrução Popular.

Descoberta do Fóssil de um Pássaro, o “Gastornis parisiensis”

Sob a tutela do Prof. Becquerel, Gaston dominou muito bem a abordagem científica para estudar processos naturais e demonstrou um enorme interesse em revelar fenômenos naturais. Como resultado de sua tremenda curiosidade, Gaston descobriu um fóssil de pássaro desconhecido em uma pedreira perto de Paris em 1855, e após essa grande descoberta, a Academia Francesa de Ciências, de acordo com o Museu Britânico, deu a esta ave o nome “Gastornis parisiensis”

Gastornis giganteus no Museu Nacional de História Natural (Estados Unidos)

Apresentação ao Imperador Napoleão III

No final dos anos 1850, os experimentos de laboratório de Gaston Planté demonstraram cada vez mais o grande potencial da eletricidade para ajudar as pessoas e mudar fundamentalmente suas vidas cotidianas. Gaston Planté foi um dos primeiros a perceber isso e fez vários experimentos em suas investigações de fenômenos elétricos.

Em 28 de março de 1858, ele foi escolhido para demonstrar perante o imperador Napoleão III e a Imperatriz, no Palais de Tuileries, os seus principais experimentos elétricos conhecidos naquela época.

Retrato do Imperador Napoleão III feito pelo pintor e litógrafo Franz Xaver Winterhalter

A invenção da Bateria Chumbo-ácido

Em 1859, Planté estudou a polarização entre dois eletrodos idênticos imersos em solução aquosa diluída de ácido sulfúrico. Ele investigou diferentes eletrodos, incluindo de prata, chumbo, estanho, cobre, ouro, platina e alumínio.

Ele estabeleceu que, dependendo do tipo de eletrodo utilizado, as células eram polarizadas em diferentes níveis quando a corrente elétrica fluía pelos eletrodos e as células se tornavam geradoras de corrente reversa. Ele resumiu os resultados de todos esses experimentos em seu artigo intitulado “Recherches sur la polarization voltaique” (traduzindo: Pesquisa de polarização Voltaica), publicado em Comptes Rendus da Academia Francesa de Ciências em 1859.

Gaston Planté estabeleceu que a corrente secundária (como era então chamada) que fluía através de uma célula com placas de chumbo separadas por tiras de borracha, enroladas em espiral e imersas em uma solução contendo cerca de 10% de ácido sulfúrico, era a mais alta e fluía por mais tempo comparado a todas as outras células nos testes. Ele notou também que esta célula tinha a maior tensão.

Em 26 de março de 1860, Gaston Planté demonstrou perante a Academia Francesa de Ciências a primeira bateria recarregável de chumbo-ácido composta por nove células alojadas em uma caixa de proteção com os terminais conectados em paralelo, e apresentou uma palestra intitulada “Nouvelle pile secondaire d'une grande puissance” (traduzindo: Nova bateria secundária de grande potência). Esse trabalho foi praticamente a certidão de nascimento da bateria de chumbo-ácido.

Primeira bateria de chumbo-ácido recarregável composta por uma série de nove células conectadas em paralelo. A bateria de Planté fornece correntes notavelmente grandes.

Planté e a Galvanoplastia

Gaston Planté era um cientista muito ativo na área da eletroquímica. Nesse experimento que Gaston apresentou, ele substituiu o eletrodo de platina que era usado na época por um eletrodo de chumbo no processo de reprodução de figuras de relevo total em galvanoplastia.

Este método foi empregado para a fabricação das esculturas que decoram a fachada da Ópera de Paris. Em 1866, Planté explorou a produção eletrolítica do ozônio. Ele chegou à conclusão de que a produção de ozônio deveria ser realizada usando eletrodos de chumbo em vez de platina.

Apesar de suas conquistas significativas na área da eletroquímica, Gaston Planté permaneceu essencialmente um físico. Desde 1873, ele estudou a diferença entre eletricidade estática e dinâmica, bem como fenômenos de alta voltagem.

Construção da Máquina Reostática

Em 1877, ele construiu uma Máquina Reostática na qual ele usava bateria multicelular e um banco de capacitores e, com a ajuda de uma série de comutadores e contatos, carregava alternadamente os capacitores conectados em paralelo e os descarregava conectados em série.

A “Máquina Reostática” de Planté compreende várias células de ácido-chumbo, um banco de capacitores e uma série de comutadores e contatos.

O modelo em grande escala desta máquina compreendia 80 capacitores e uma série de baterias de chumbo-ácido com 800 células (1.600 V). Esta máquina foi capaz de fornecer tensões de até 200.000 V.

Em seus estudos com essa máquina, Planté a usou para explorar faíscas elétricas de alta voltagem, e com base nos resultados dos seus experimentos, ele propôs hipóteses sobre a origem das nebulosas espirais, raios de luz, manchas solares e até sobre a origem do sol.

Ele realizou estudos sistemáticos de fenômenos elétricos e resumiu os resultados no livro “Recherches sur I’électricité” (traduzindo: Pesquisa sobre eletricidade), que foi publicado em 1879, e as informações contidas nesse livro são relevantes até hoje.

Nesse livro, ele descreve a eletricidade como um fluxo muito rápido de material eletricamente carregado, que em alguns casos pode causar centelha elétrica ou arco voltaico e, em outros, pode carregar ou descarregar uma bateria.

Naquela época, a estrutura atômica não era conhecida pelos cientistas, mas com base em generalizações científicas, Planté previa o envolvimento de cargas elétricas na estrutura de materiais.

Prêmios, cargos, e o lado filantropo de Planté

Além de possuir profundo interesse pela ciência, ele amava a música e era um virtuoso pianista. Ele escrevia e falava fluentemente inglês, alemão, espanhol e italiano. Ele era profundamente religioso e moral, o que lhe dava simpatia, amor e respeito de todos que o conheciam.

Gaston Planté nunca protegeu suas invenções por meio de patentes e nem mostrou interesse em obter benefícios materiais delas. Ele recusou todos os tipos de privilégios. Sendo um cientista amplamente reconhecido, quando foi convidado para concorrer a um cargo de membro da Academia Francesa de Ciências, ele recusou a oferta dizendo que perderia muito tempo em preparação para a eleição e preferiria gastar esse tempo trabalhando em seu laboratório.

Ele nunca aceitou a nomeação em cargos oficiais remunerados, mas não recusava convites para realizar funções honrosas. Ele era:

• Professor de física na Associação Politécnica;
• Membro do Júri Imperial nas Exposições Internacionais, que foram realizadas em Londres em 1863 e em Paris em 1867.

Ele recebeu muitas distinções e prêmios, incluindo:

• Cavaleiro da Ordem da Rosa - Brasil;
• Cavaleiro da Legião de Honra da França, Itália e Áustria;
• Prêmio Lacaze da Academia Francesa de Ciências;
• Medalha de Ouro no Arts Economique;
• Medalha de Amplo Dourado da Sociedade de Incentivo à Indústria Nacional.

Quando o presidente da Sociedade para o Incentivo da Indústria Nacional, o renomado químico Jean Baptiste André Dumas, deu a Medalha Ampère a Gaston Planté, ele disse: “Estou feliz em lhe dar esta medalha carregando a efígie de Ampère e tenho certeza de que no futuro nossos sucessores darão uma medalha com sua efígie”.

Gaston Planté doou 10.000 francos que recebeu com o Prêmio Lacaze para o Friends of Science Society, que é um grupo que ajuda os cientistas necessitados, e depois vendeu as suas duas medalhas de ouro e deu o dinheiro aos pobres.

Morte de Gaston Planté

Em 1889, Gaston Planté ficou muito mal de saúde, perdeu gradualmente sua visão e faleceu em 22 de maio, aos 55 anos.

Em seu testamento, Gaston Planté doou três imóveis para a Friends of Science Society. A Academia Francesa de Ciências recebeu todas as suas economias sob a obrigação de conceder um prêmio monetário bianual a cientistas ou inventores com uma importante contribuição no campo da eletricidade.

Homenagem: A Medalha Gaston Planté

Em 1989, às vésperas do 130º aniversário da invenção da bateria de chumbo-ácido e em conexão com a primeira conferência internacional da LABAT sobre baterias de chumbo-ácido, a Academia Búlgara de Ciências, com a aprovação da Academia Francesa de Ciências, criou um prêmio em homenagem ao grande cientista francês, a medalha Gaston Planté.

Medalha Gaston Planté

A Medalha Gaston Planté é dada a cada três anos para cientistas proeminentes que fizeram contribuições significativas para o desenvolvimento da ciência e tecnologia de baterias de chumbo-ácido.

Os ganhadores desse prêmio são eleitos por um comitê internacional composto por 15 cientistas de todo o mundo. Até agora, a Medalha Gaston Planté foi concedida a 15 cientistas de sete países, bem como ao Consórcio Avançado de Baterias de Chumbo-Ácido para promover pesquisa e desenvolvimento no campo de baterias de chumbo-ácido.

Referências

• https://www.britannica.com/biography/Gaston-Plante (acessado em 09/082018 às 21:43)
• Lead-Acid Batteries: Science and Technology: A Handbook of Lead-Acid Battery Technology and Its Influence on the Product, Detchko Pavlov, Elsevier, 13 de março de 2017
• Innovators in Battery Technology: Profiles of 95 Influential Electrochemists, Kevin Desmond, McFarland, 20 de maio de 2016
• The Fall of the Third Napoleon, Theo Aronson, Thistle Publishing, 2014
• https://www.flickr.com/photos/edenpictures/5642626177/ (acessado em 22/082018 às 16:29)

Sobre o autor

Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico com Pós Graduação em Engenharia de Segurança do Trabalho e também sou Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, eu estou estudando Engenharia Civil, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e de áreas correlatas. Se você está curtindo essa postagem, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e compartilhe com seus amigos para eles curtirem também :)