Fontes para Eletrólise Caseira

 

 

Fontes de Corrente Contínua (DC) para Eletrólise



INTRODUÇÃO:

 

A eletrólise é uma das mais poderosas ferramentas que o químico amador pode ter disponíveis. Com ela pode-se conseguir condições extremamente redutoras (no catodo) e condições extremamente oxidantes (no anodo), ao mesmo tempo. Isso significa que uma ampla gama de compostos pode ser produzido facilmente através da eletrólise, enquanto se torna difícil de se obter por outros meios. Por exemplo, permanganato, clorato , perclorato, persulfato, óxidos diversos, oxigênio, ozônio e muitos outras substâncias extremamente oxidantes podem ser produzidos por oxidação eletrolítica enquanto que alumínio, sódio, potássio, lítio , hidrogênio e outras substâncias extremamente redutoras podem ser produzidas por redução eletrolítica.

 

 

A eletrólise trabalha quase sempre com corrente contínua ("DC" - "Direct Current". Eletrólises utilizando corrente alternada ("AC" - "Alternate Current") existem, mas são MUITO raras) e esta não é o tipo de corrente que sai da tomada da sua casa (corrente alternada). De fato, se você tentar fazer eletrólise ligando dois eletrodos quaisquer em uma solução qualquer na tomada, não vai fazer nada além de deformar e destruir seus eletrodos, fazer ferver a solução e criar uma atmosfera perigosamente explosiva sobre a célula, além de possivelmente fazer a chave geral de energia da casa desarmar. Isto sem contar que se por algum acaso você tocar a solução poderá tomar um choque que pode até ser fatal, já que com a mão (ou corpo) molhado, sua resistência diminui consideravelmente, deixando que uma corrente AC mais intensa e mais perigosa flua pelo seu corpo. pois Isso acontece porque com a corrente alternada ambos os eletrodos se comportam ora como catodo, ora como anodo, porque a corrente ora vai num sentido, ora em outro. No caso da corrente da tomada, que possui uma frequência de 50-60 Hz, isto significa que cada eletrodo se transforma em anodo ou catodo 50 - 60 vezes por segundo! Ou seja, só vai fazer confusão e criar uma situação bem perigosa se tentar fazer eletrólise com corrente alternada.

 

Portanto, esqueça esse tipo de corrente. Não faça que nem o mané do vídeo abaixo, que só conseguiu fogo e uma situação muito perigosa usando diretamente a corrente AC da tomada :

 

 

Repetindo, a corrente "BOA" para eletrólise é a contínua. Mas, como obtê-la?

 

Os meios mais simples de se obter corrente continua são através de outras reações químicas que forneçam correntes elétricas (em outras palavras, usando pilhas ou baterias) ou então através da conversão da corrente AC da tomada da sua casa em corrente DC (o que é feito através de conversores AC-DC, adaptadores e fontes que possuem circuitos eletrônicos adequados).

 

 

Pilhas e Baterias

 

A verdade, infelizmente, mostra que elas são praticamente inúteis, exceto talvez para simples demonstrações. Para síntese REAL (produzir pelo menos alguns gramas de uma substância qualquer através de eletrólise), elas são inúteis, porque não fornecem muita tensão e muita corrente por muito tempo (ou seja, não podem fornecer muita energia e eletrólises produtivas são atividades que requerem bastante energia), logo se esgotam, requerindo mais pilhas e deixando você bem impaciente angry .

Aquelas pequenas baterias quadradinhas de 9V me fazem gargalhar!

rindo

Se você ainda assim insiste em usar pilhas, seja homem, use ao menos 5 ou mais daquelas pilhas "gordas" (dessas usadas por exemplo em grandes lanternas), ligadas em paralelo, em série, ou em série-paralelo (a escolha do tipo de ligação entre as pilhas vai depender da tensão e da corrente que você vai precisar usar)  ou então use uma bateria de carro. Em todo caso, se você vai usar bateria de carro, você vai precisar recarregá-la constantemente e se você for inteligente vai perceber que o carregador desta bateria pode, com vantagens, muito bem ser usado no lugar da própria bateria.

 

Abaixo, alguns dos "restos mortais" de pilhas que guardo comigo e que vieram de alguns equipamentos aqui de casa (relógio de mesa, lanterna, radinho do paraguai, etc) :

 

pilhas1

 

 

pilhas2

Talvez a única coisa boa que pode ser possível em usar pilhas comuns é a obtenção de alguns materiais quando elas se esgotam. Pilhas de Zn/MnO2 , como por exemplo "As Amarelinhas" são os melhores tipos, pois tudo nelas pode ser reaproveitado pelo químico amador: os bastões de grafite no interior dessas pilhas são bem densos, e apesar do relativamente pequeno tamanho são excelentes para muitas experiências de eletrólise; A pasta negra que estas pilhas possuem, contém especialmente MnO2, que pode ser coletado e purificado; O cilindro que contém a mistura e o bastão de grafite é feito de zinco e pode ser recuperado, lavado e usado em outros experimentos também; a capa externa, que vem com as inscrições da pilha, é feita de aço e pode também ser aproveitada.

 

 

 

Adaptadores, Carregadores de Celular, Carregadores de Pilhas, "Eliminadores de Pilhas" e Conversores AC-DC em Geral

 

São essencialmente a mesma coisa, funcionando também de maneira similar e sendo apenas usados para diferentes finalidades.

 

Todos esses dispositivos reduzem e convertem a corrente AC da tomada em uma DC util para o equipamento onde será usada. Em geral fornecem tensões que vão de 1.5 V até 24 V (raramente passam disso) e fornecem correntes que em geral não passam de 1000mA (1A).

 

São comuns em qualquer casa do planeta, sendo que no Brasil os carregadores de celular são os tipos mais comuns.. Todo mundo tem um ou outro destes sobrando (sem uso) em casa, pois o celular estragou ou foi roubado. Podem muito bem ser aproveitados como fonte DC de corrente para pequenos experimentos de eletrólise.

 

Existem basicamente dois tipos de adaptadores (fontes) que usam mais ou menos o mesmo esquema, mas com algumas diferenças: a fonte linear não-estabilizada e a fonte linear estabilizada. A diferença entre elas ficará mais clara mais adiante no texto.

 

O funcionamento da grande maioria destes equipamentos é muito simples, e mesmo uma pessoa que não tenha feito sequer um curso de eletrônica, mas possua os conhecimentos bem básicos dela, pode construir uma fonte rudimentar (não-estabilizada) se baseando em seus princípios, visto que a maior parte desses adaptadores não são estabilizados. O desenho que eu fiz, logo abaixo, representa o circuito geral da fonte linear mais simples (não-estabilizada), que comumente é adotado.

 

 

 

conversor AC-DC

 

Em (1) temos um transformador, que reduz a tensão da rede (110-220V) para uma tensão qualquer, que será usada depois (ex.: 24V). Essa tensão, apesar de reduzida, ainda continua alternada então uma ponte de diodos (2) é posta entre as saídas deste transformador para convertê-la em uma corrente DC. Essa corrente, apesar de contínua, ainda não está estável (é uma corrente contínua pulsante). Por isso, ela deve ser estabilizada (filtrada) e isto é feito usando-se em geral um capacitor eletrolítico (3). Na saída então, flui corrente retificada e filtrada (DC que nós queremos). Esse circuito em geral não sofre muitas variações.. É costume em alguns adaptadores ter alguns diodos na saída, para proteger o circuito (em especial o capacitor eletrolítico) de correntes externas, em outras existe um led para avisar o usuário da fonte quando ela está "ligada" (led aceso) ou não (led apagado). Também é costume alguns resistores neste circuito, para limitação de corrente, etc..

 

Deve ser levado em conta que o uso da ponte de diodos dobra a tensão fornecida pelo trafo, o que significa que ou esta tensão é reduzida novamente com uso de resistores (o que acarreta perda energética) ou então uma tensão menor é produzida no trafo, usando menos espiras. Em geral a primeira é mais usada nas fontes lineares (a tensão é elevada e é novamente reduzida com resistores).

 

A filtragem fornecida pelo capacitor é suficiente para deixar a corrente satisfatoriamente constante, contudo, essa fonte linear comum (não-estabilizada) não tem nenhum elemento que controle a tensão de saída, e isto afeta diretamente a intensidade de corrente, que apesar de constante numa (tensão constante) vai variando com a "demanda" e nessa brincadeira, no fim das contas, a corrente não é estável ova nenhuma. Por essa razão existem outras fontes lineares, chamadas de fontes lineares estabilizadas que integram circuitos controladores de tensão na saída do circuito.

 

Essas fontes são um pouco mais caras que as lineares não-estabilizadas, pois possuem mais componentes. Os carregadores de celular tem uma tendência de ser do tipo estável pois a bateria de celular em geral é bem sensível e exige uma corrente de melhor qualidade, caso contrário a bateria pode ser danificada ou mesmo chegar a explodir. 

 

Para ficar mais claro, basta ver o gráfico abaixo, extraído de [5] e que mostra a diferença na qualidade da corrente fornecida por duas fontes similares, mas com a diferença que em (a) ela não é estabilizada e em (b) ela é.

 

graph

 

Outro tipo de adaptador comum é o eliminador de pilha multivoltagem. Neles é em geral usado um transformador que possui várias saídas, que são escolhidas conforme a chave seletora com as tensões disponíveis é acionada.

 

Abaixo, a foto de um desses eliminadores de pilha multivoltagem "made in china" que eu comprei uma vez numa loja de R$1,99 por uns 10 reais na época..

 

adaptador1

 

Ele vem com vários tipos de saída, a chave com a mudança de tensão (1.5V - 3V - 4.5V - 6V - 7.5V - 9V - 12V), um led avisando quando está ligado, e uma chave para mudança de polaridade. Fornece 1A no máximo.

 

Foi o primeiro adaptador que eu usei em meus experimentos de eletrólise, e me serviu muito bem por muito tempo. Usando em experimentos de eletrólise percebi que ele estava esquentando demais, porque a corrente que as células estavam "puxando" dele eram um pouco maiores que 1A,  então eu quebrei as laterais, deixando o trafo exposto, para dissipar melhor o calor e ter menor risco de queimar. Após isso, como ainda estava quente, eu pus um cooler de 12V pequeno numa dessas laterais. Funcionou.

 

Enfim, um dia a corrente foi muita e ele queimou (isso demorou muito tempo). Como eu não sou de jogar nada fora... Então eu o desmontei, e removi seus componentes. O transformador foi desmontado e seus fios aproveitados (o fio fino foi usado para confeccionar depois uma pequena bobina de tesla e o fio grosso foi guardado), os capacitores, resistores, diodos, tudo também foi removido e guardado para uso futuro.

 

Logo, consegui com o tempo outros carregadores, todos praticamente de graça, abaixo se vê duas dessas aquisições: um deles (o da esquerda) é do meu celular (celular que estragou devido a umidade) e o outro foi um amigo que me doou, pois estava estragado.

 

adaptador2

 

Não dá pra ler muito bem, mas o carregador estragado fornecia 16V @ 900mA.  Comecei a quebrá-lo com um martelo  para remover seus componentes (já que não tinha parafuso algum) e não estava com muita paciência para tentar outro meio menos "heavy metal" para abrí-lo:

 

adaptador3

 

Isto danificou o circuito, mas não fazia muita diferença, já que o circuito não estava mais funcionando e eu iria apenas remover os seus componentes.

 

adaptador4

 

Na foto abaixo não dá para ver bem, mas o que deu problema no circuito foi o capacitor eletrolítico, que apesar de não ter explodido (como usualmente acontece), estava BEM queimado (por isso eu o joguei fora depois). Já era de se esperar, já que o capacitor eletrolítico é em geral a parte mais frágil deste circuito e além disso o capacitor era de uma marca de qualidade bem duvidosa ("made in china") pensativo .

 

adaptador5

 

Em todo caso, o trafo estava perfeito:

 

trafo

A tensão AC em aberto da saída deste trafo é de 16.9V:

trafo2

 

Bom, para usar carregadores e adaptadores similares em experiências de eletrólise, é muito simples. 

O primeiro passo (como sempre) é usar toda a informação possível à seu favor. Na "caixinha" preta, que é o adaptador, você terá toda a informação que precisa: vai vir especificada a tensão, corrente, potência e em muitos casos, a polaridade da ligação. Por exemplo, num outro adaptador que eu adquiri ("Sony AC POWER ADAPTOR - modelo AC-E455A"), vem escrito o seguinte:

 

INPUT: AC 120V 60Hz 6W

OUTPUT: DC 4.5V 500mA


Como o "input" (entrada) não possui "220V" incluso, é fácil prever que se ele for usado na rede de 220V este adaptador muito provavelmente queimará bem rápido, ou se não, terá uma vida útil muito menor. Este adaptador da sony possui ainda um desenho mostrando a polaridade do "output" (saída) DC, que é auto-explicativa:

 

adaptador6

 

Com isso, pode ser conhecido facilmente qual fio é positivo e qual é negativo. A saída com tensão de  4.5V é suficiente para quase todo experimento de eletrólise, mas se você quer uma tensão "mestre" que é mais do que suficiente para todo tipo de eletrólise caseira, 9 ou 12V seria perfeito. Acima disso energia estaria sendo gasta atôa.

 

Em alguns adaptadores, em especial carregadores de celular, desenhos mostrando a polaridade como o desenho logo acima, podem não aparecer. Neste caso, também é muito fácil determinar qual é o fio positivo e qual é o negativo.

 

O modo mais simples é usando um multímetro digital ligado como voltímetro DC. Se você ligar do modo certo (a ponte de teste vermelha(positivo) no positivo e a ponta de teste preta (negativo) no negativo) a tensão vai aparecer e você saberá instantaneamente qual fio é negativo e qual é positivo. Se você por acaso ligar do modo inverso, a mesma tensão vai aparecer, mas com um sinal "-" na frente, indicando que a ponta de teste negativa está ligada ao polo positivo da saída e a ponta de teste positiva no polo negativo da saída do carregador.

 

Quando um voltímetro analógico é usado, quando a ligação é feita na polaridade correta, a seta mostra a tensão que a saída dá, e igualmente isto faz você conhecer instantaneamente qual fio é positivo e qual é negativo. Se você ligar ao contrário, a seta "vai pra trás", recua antes mesmo do início da marcação. Neste caso você também vai saber qual fio é qual.

 

 

Se multímetros ou voltímetros não estão disponíveis, você pode utilizar a própria eletroquímica em seu favor.

 

Por exemplo, usando dois eletrodos de cobre ou grafite (não usar ferro, alumínio ou outros materiais mais reativos) e uma solução de sulfato de cobre acidulada com um pouco de H2SO4, você vai ver qual fio é negativo e qual é positivo ligando-os aos eletrodos.. No eletrodo onde se depositar o cobre metálico (pó avermelhado, ou mesmo negro) é o eletrodo ligado ao fio negativo , enquanto o outro automaticamente é o positivo (onde há corrosão do eletrodo).

 

Um meio ainda mais fácil é ligar os fios em eletrodos quaisquer de ferro ou aço numa solução salina (água e sal de cozinha, NaCl). O eletrodo onde houver desprendimento de muitas bolhas é o que está ligado ao fio negativo (catodo) enquanto que o outro que é corroído, formando hidróxido, é o positivo (anodo).

 

 

Enfim, não há grandes problemas em se usar esses adaptadores em experimentos de eletrólise. Recomendo usá-las quando se está iniando em experimentos de eletrólise, em células pequenas, em geral com volume não maior que 300mL, pois não dão muita corrente.

Basta conhecer a polaridade dos fios, ligar o negativo no eletrodo que será o seu catodo e o positivo onde será o seu anodo. Embora eu não goste muito, se quiser algo que tenha uma aparência mais "profissional", você pode soldar conectores do tipo "jacaré" na extremidade dos fios.  A tensão e a corrente que a célula está submetida pode ser facilmente medida usando-se um multímetro digital, desses mais baratos e que quebra o maior galho não só nesta tarefa, mas em muitas outras operações dentro do homelab:

 

multimetro

 

Esse multímetro custou na época uns R$15,00. É o tipo mais comum e o que se presta para a maioria das atividades em casa. Vale a pena ter um destes.

 

Existem muitos tutoriais e vídeos mostrando o uso e outros como usar estes carregadores e adaptadores em eletrólises. O artigo em [4], por exemplo, mostra um modo simples de fazer. O vídeo abaixo por exemplo, extraído do próprio artigo, mostra uma eletrólise sendo feita com o carregador de celular com a saída modificada:

 

 

Outro vídeo (esse encontrado no youtube):

 

 

Essas fontes também são excelentes para outras atividades como movimentar motores pequenos (desses de carrinho de brinquedo) , coolers ou acionar pequenos circuitos que necessitem de tensão DC e usem pouca corrente.

 

Se você é adepto apaixonado da filosofia "DIY"("Do-It-Yourself" - faça você mesmo) pode montar o seu próprio adaptador AC-DC e ainda fazer com que forneça várias tensões e correntes. Existem muitos locais na web com excelentes circuitos, bem detalhados, como por exemplo em [1] , [2] e [3] . Para saber mais sobre a teoria por trás destes circuitos ou ver outros esquemas de circuitos AC-DC, pergunte ao tio Google que ele vai te informar. writing

 

 

Fontes de Computador

 

Carregadores e adaptadores AC-DC em geral são bons, mas possuem um problema: não podem fornecer correntes muito altas (as mais baratas raramente são feitas para suportarem correntes maiores que 1A fluindo delas). A corrente fornecida pela fonte é que dita quanto tempo você deve esperar para ter uma eletrólise por "finalizada". O tempo necessário de eletrólise é inversamente proporcional a intensidade de corrente usada. Ou seja, quanto maior a corrente, menos tempo você deve esperar.  Por exemplo, para produzir um mol de NaClO3 através da oxidação eletrolítica do NaCl, com 50% de eficiência, você deve usar aproximadamente 321,6 Ah (ampere-hora). Se você usa uma corrente contínua com por exemplo, intensidade de 1 A, você demorará 321,6 Ah/ 1A = 321,6 h / 24 h = 13,4 dias de eletrólise ininterrupta para obter isso. Usando, em seu lugar, uma corrente de 10A por exemplo, você demorará 321,6 Ah/ 10A = 32,16 h / 24 h = 1,34 dia. A diferença de tempo é gritante. Usando exatamente 10 vezes mais que a corrente original, você faz com que o tempo necessário seja exatamente 1/10 (um décimo) do tempo original.

 

Uma fonte de fácil aquisição, fácil de converter em uma fonte para o homelab e que pode fornecer fácil até 8, 9 ou até 10 A para experimentos de eletrólise é a fonte de PC. Fontes de PC são muito comuns hoje em dia e você pode comprar fontes velhas bem barato ou mesmo adquiri-las, de graça, de um amigo que trocou a fonte do computador e ia jogar a velha fora. Outros locais de ainda mais fácil obtenção de fontes praticamente gratuitas são nos lixos de laboratórios de informática/manutenção de micros da faculdade, em médios-grandes centros de triagem do pessoal da reciclagem e muitos outros locais. Fontes de PC genéricas novas são em geral caras demais (entre 30 a 60 reais) e fontes de PC "reais" são ainda mais caras.

 

O amador quase sempre usa as fontes genéricas, pois como foi dito são as mais facilmente adquiridas que as reais. As fontes podem ser usadas também para outras finalidades interessantes, uma delas é a de carregar baterias (e isto não deixa de ser uma eletrólise.. affraid ).  A sequência dos 3 vídeos a seguir, por exemplo, mostra um tutorial sobre como modificar uma fonte dessas para fazer um carregador de baterias. Nessa sequência também é explicado a diferença entre a fonte genérica e a real, são ditas algumas generalidades sobre elas, dicas, etc.. Vale a pena conferir.

 

 

As fontes de PC são basicamente "fontes chaveadas", isto significa que elas "chaveiam" a corrente, ligando e desligando rapidamente de modo a manter tensões de saída constantes (bem estabilizadas). Em geral são mais eficientes que fontes lineares pois não dissipam inutilmente muita energia (na forma de calor) quando comparadas as últimas. Por outro lado possuem muito mais componentes, possuindo um circuito infinitamente mais complexo e sendo por estas razões mais caras para compra e também para manutenção. Além disso, fazem ruído audível (devido ao cooler) e mesmo não audível ao ouvido humano (por causa do chaveamento de alta-frequência da fonte). Adicionalmente, por estarem repletas de componentes como indutores e transformadores, essas fontes podem produzir interferência eletromagnética em outros circuitos e equipamentos próximos (como a placa-mãe) , por isso é natural que este circuito venha numa caixa de aço (ao invés de plástico), pois isso blinda a fonte e praticamente acaba com o problema de interferência eletromagnética.

 

Existem basicamente dois tipos de fontes de PC comuns, as que usam o padrão AT (Advanced Technology) e as que usam o padrão  ATX (Advanced Technology Extended), sendo que estas últimas, por serem mais modernas (e melhores) são bem mais comuns hoje em dia. As fontes que usam o padrão ATX possuem algumas diferenças básicas das que usam o antigo padrão AT. A primeira, mais óbvia, é de que a fonte AT possui um interruptor mecânico, que é basicamente o botão que você aperta no gabinete para ligar o PC. Nas fontes ATX o "liga" e "desliga" é realizado através de um software existente no PC através do PS_ON ("Power Supply ON") da fonte ao invés de um interruptor mecânico. Além disso, existe uma outra diferença básica que é a ausência da tensão de +3.3V (fio laranja) nas antigas AT. O +3.3V chegou nas ATX com o objetivo de alimentar os chips (em especial o processador) e reduzir o consumo de energia, sendo portanto energeticamente mais eficientes no computador que as AT.

Exemplo de fonte AT (repare no cabo preto saindo do meio da fonte e ligado ao interruptor):

 

at

 

Exemplo de fonte ATX:

 

 

atx

 

 

Tanto os fios das saídas das AT como das ATX, que são usadas pelo computador e que serão usadas também por você em seus experimentos,  obedecem a um código de cores, que é muito simples e mesmo fácil de memorizar. A tabela a seguir foi extraída de [7] e apesar de estar em inglês, é facilmente compreendida:

 

 

pcpsucode

 

Os principais fios a se ter em mente (usados de fato nos experimentos) são o terra (ou zero volt - fios pretos), o +5V (fios vermelhos), o +12V (fios amarelos) e o +3.3V (fios laranja) pois são estes que conseguem suportar as maiores correntes. O fio verde (PS_ON) também será usado, no caso das fontes ATX. 

 

Na própria fonte é costume existir uma tabela parecida com esse código de cores e também informando a corrente máxima (atenção, se a fonte for genérica, JAMAIS confie na corrente máxima que está mostrada ali...Você nunca conseguirá aquela corrente, a fonte "desarma" mesmo antes de chegar na metade!).. De fato, eu considero a corrente máxima escrita nessas fontes uma das maiores farsas (e grosseira) encontradas em produtos comuns. MENTIRA PURA E CRISTALINA! Veja por exemplo, o rótulo de uma das minhas fontes ATX velhas, adquirida junto com outras 15 fontes num centro de reciclagem:

 

 

fonteatx2

 

Ali está dito que a tensão de +3.3 V consegue suportar até 14 A (MENTIRA!); que a tensão de +5 V consegue suportar até 20 A (MENTIRA!); que a tensão de +12 V consegue suportar até 16 A (MENTIRA!!!)...

Essa "tradição" vergonhosa aparentemente foi herdada também das fontes AT; essa tradição devia ter morrido com elas!.. Veja logo abaixo o rótulo de uma de minhas fontes AT e leia mais...MENTIRAS!

 

 

 

fonteat1

 

Definitivamente, essas correntes "non-ecxistem" nem no outro mundo. smile

quevedo

 

Apesar disso tudo, como foi dito antes, as fontes de PC podem ser adaptadas para se tornarem boas fontes (MUITO melhores que adaptadores ou outras fontes lineares) para o homelab. E esta adaptação pode ser feita de diferentes maneiras, dependendo do tipo de fonte (AT/ATX), do grau de "profissionalismo" que se quer dar a fonte modificada, a corrente que vai ser usada, etc.

 

O modo mais simples, rápido e barato, e que geralmente eu uso, é simplesmente cortar fora os conectores originais (algumas vezes deixo o fio verde e um dos fios pretos no conector), assim:

 

fonteatx1

 

Também deixei os fios roxo e cinza, apenas por simplicidade, pois não haveria chance dos mesmos embolarem com os fios cortados (preto, amarelo, vermelho e laranja) e além disso dá maior resistência à tração ao conjunto. O fio verde (PS_ON) junto com o preto (terra) constituem o "interruptor" da fonte. Quando um curto é feito entre eles e a fonte já está na tomada, a fonte liga. Desfazendo o contato, a fonte desliga. Isso pode ser feito através de um simples pedacinho de fio. Em outras palavras, é um interruptor mecânico improvisado e que funciona. Não existe "ligação direta" para carros? Pois esta é uma para fontes ATX. Em fontes um pouco melhores (>250W) costumo cortar completamente todos os fios dos conectores e fazer a ligação do verde com o preto através de um interruptor eletrônico, que obtenho de circuitos de aparelhos estragados ou de sucatas, apenas para ficar mais "profissional" e firme.

Ainda não entendeu a ligação? Então perca mais 57 segundos da sua vida assistindo o vídeo abaixo e veja como é simples:

 

 

Isso pode mesmo ser usado como teste para ver se a fonte de um PC está de fato queimada ou não.. Muitos olham a fonte aparentemente não funcionando dentro do PC quando o mesmo está ligado na tomada e a jogam fora pensando que está queimada quando o problema pode ter sido simplesmente mal contato no pino do PS_ON...

 

Enfim, os fios cortados foram unidos por cor (os que tem mesma cor saem do mesmo lugar do circuito da fonte, então não tem problema os ligar juntos, para poderem suportar a máxima corrente REAL dada pela fonte). Após unidos, uso uma braçadeira ou fita adesiva para deixar cada conjunto de fios juntos... Na foto abaixo estou usando fita adesiva para fazer isso... A tampa da fonte também foi removida, unicamente para a adaptação de um fio para tomada, já que eu não tinha o cabo com o plug certo para ligá-la na tomada... A diferença é que o cabo possui um terceiro pino para o terra. Ele pode ser omitido sem grandes problemas (ao menos no meu caso, não houve nenhum problema).   Se você estiver usando uma fonte REAL, recomendo usar de preferência o cabo normal, só por segurança adicional para sua fonte.

 

 

fios1

 

Colocação dos fios da tomada (depois dos fios terem sido "amarrados" ali eles foram soldados):

 

 

ligação

 

Outra visão:

 

ligação3

 

Repare nos dois cilindros azuis acima, onde está escrito "330uF 200V".. Esses cilindros são os capacitores eletrolíticos principais da fonte e são os componentes mais perigosos do circuito. Eles são a maior razão dos avisos de "risco de choque elétrico" que vem estampada em qualquer fonte.  São de fato muito perigosos pois são capazes de armazenar bastante energia, isto significa que mesmo com a fonte desligada da tomada eles podem dar choques nada agradáveis. Um choque com um destes carregado completamente pode inclusive matar uma pessoa que tenha algum problema no coração. Portanto, a primeira coisa, OBRIGATÓRIA, a se fazer quando se precisa fazer qualquer modificação/reparo  nesse circuito interno da fonte é descarregar estes capacitores. Isto é muito fácil de fazer e será visto mais adiante.

 

Um pedaço pequeno da blindagem da fonte foi dobrado com alicate para que o fio pudesse sair dali:

 

ligação2

 

 

Este é o meu modo preferido de "modificar" a fonte... Na realidade, acho inadequado chamar isto de "modificação"..Tá muito mais pra apenas uma pequena "adaptação".

 

Contudo, muitas pessoas fazem do modo "profissional": põe bornes no próprio invólucro da fonte, ligam cada um a um conjunto de fios de mesma cor, rotulam externamente cada borne informando sua tensão, e fazem algumas pequenas modificações eletrônicas no circuito da fonte. Eu não tenho dinheiro e nem paciência para gastar adicionando bornes e outros componentes na fonte (apesar de que sei que isto seria o modo mais seguro.. Pois com os fios da saída soltos, que nem na minha simples adaptação, há um grande risco de que fios diferentes venham a se encontrar, causando um curto... Esse curto não costuma ser muito perigoso pois todas as fontes automaticamente "desarmam" quando muita corrente é requerida delas de uma vez.. Em todo caso isso não é nada bom; portanto a conecção através de bornes e conectores seria mesmo ideal).

 

Por exemplo, as quatro fotos a seguir foram extraídas de [8] e [9] e mostram fontes modificadas do modo "profissional" mais conhecido, incluindo bornes, interruptores e outras pequenas modificações:

 

 

compressedsupply

 

bindingposts

modifiedsupply

modifiedsupply2

 

Se quiser fazer uma modificação parecida com esta, basta conferir as referências [8],[9], [12], [13], [14], [15], [16] e claro, se quiser pode perguntar ao bom e velho tio Google. google

 

Existem meios ainda mais "Profissionais" de adaptar fontes de PC, mas isto sem dúvida exige a montagem e a inclusão de circuitos eletrônicos.. Existem circuitos especiais que fazem você ter um maior controle sobre a tensão e/ou corrente, outros deixam a corrente constante (o que é MARAVILHOSO para eletrólise, pois simplifica muito os cálculos), outros conseguem "drenar" mais corrente da fonte, sem estragá-la (pelo contrário, as vezes até as protegendo).

 

Eu pessoalmente já montei com sucesso dois destes circuitos. O primeiro controla a tensão indo a célula e o segundo faz a corrente tender a ficar constante (não muito bem "constanteeeeee", mas quebra o galho).

 

O primeiro circuito que eu montei foi originalmente elaborado pelo Leandro na comunidade de Eletrônica e é o seguinte:

 

controlador tensão

 

Ou se preferir, no estilo "clássico":

 

circuito_Icte

 

Reproduzi com sucesso este circuito..Você pode ir controlando a tensão que vai sendo aplicada na célula através do potenciômetro.

Quando eu apresentei este circuito no fórum SMDB[11] ele causou um grande rebuliço, muitas pessoas criticaram o circuito por ter vindo com a premissa de "controle de corrente" ( o que de fato não é mesmo  verdade)  mas outras a usaram com sucesso e ainda o incrementaram. O bom desse circuito é que ele permite o controle de tensão usando poucos componentes. Por essas razões ele também foi parar em [10], website de um dos membros do SMDB. 

 

Meu circuito ficou bem improvisado (gambiarra de primeira!), mas funcional que é o que importa... Usei uma fonte AT de 250W velha, um adaptador AC-DC de super nintendo para alimentar o cooler (não usei a saída de +12V da própria fonte para que toda a corrente que ela pudesse fornecer fosse direcionada para a célula), solda, fita adesiva e cola quente a vontade, e... Argh,e o 2N3773 ainda está com um fio solto (foto logo abaixo):

 

circuitocontrolador1

 

Fonte sob a minha antiga "mesinha da bagunça" wink :

 

fonteadaptada

 

Essa fonte com essa modificação já me forneceu correntes de mais de 6 A por alguns dias de eletrólise ininterrupta.. Como a corrente variava um pouco, então, me aproveitando dos componentes que eu já tinha do circuito acima, eu construi o circuito abaixo, que fornece uma corrente mais estável, apesar de que menor  sadsadsad (consegui quase 4 A, no máximo..):

 

circuitodeIcte

 

Usando esse circuito a corrente média só teve uma grande variação praticamente instantânea (grande queda) na minha célula quando a resistencia elétrica da mesma teve um grande aumento ( o que foi causado pela destruição dos anodos de grafite... Afinal a célula já tinha mais de 20 dias operando ininterruptamente em condições bem corrosivas aos anodos de grafite).

Enfim, também recomendo esse circuito.. Ah, como sempre, é imprescindível pôr os transistores em dissipadores (em especial o 2N3773, por onde passa praticamente toda a corrente) e se possível com um cooler os esfriando..

 

Um circuito bem parecido com o primeiro que eu usei e que poderia ser testado em seu lugar é o descrito passo-a-passo em [22] e esquematizado através deste link, obtido da própria referência [22].

 

Em geral a saída da fonte que pode fornecer a maior intensidade de corrente é a de +5V (fios vermelhos). Se você os ligar diretamente no anodo da célula e fazer o mesmo com o terra (fios pretos) no catodo da célula, e isso sem nenhum circuito adicional de controle, a corrente que será "puxada" pela célula ficará inteiramente à mercê da resistência total entre o +5V e  o terra..E são MUITOS fatores que influem na resistência total, entre eles: área total dos eletrodos que está imersa no eletrólito da célula, distância entre os eletrodos, concentração e temperatura do eletrólito, resistividade do material de que são feitos os eletrodos, como é feita a conecção dos fios aos eletrodos, etc...

Se a resistência é baixa demais, a célula vai drenar muita corrente da fonte e a mesma pode desarmar ou mesmo queimar, neste caso, tente abaixar a resistência total da célula. Um modo de fazer isso é aumentando a distância entre anodo e catodo e/ou reduzir a área total de eletrodo imerso no eletrólito. Outro modo que não modifica a célula e as vezes é mais fácil é pôr em série com a célula um resistor de baixo valor e alta potência (como 1 Ω / 10W) para aumentar a resistência total. Se você preferir (e se a eletrólise que você está fazendo permite), você pode também usar a saída de +3.3V ao invés da de +5V. Em todos estes casos, você está simplesmente usando a lei mais básica da eletricidade, a lei de Ohm: V = RxI  (Tensão = Resistência (vezes) Intensidade de corrente)... Neste caso, modificando a fórmula: I = V/R ... É fácil ver que para diminuir a corrente, basta aumentar a resistência total e/ou então diminuir a tensão aplicada. Para aumentar a corrente é só fazer o contrário.

 

Por isso em geral quando a saída de +12V é usada na célula ela tende a drenar uma corrente muito maior, acima de 8 ou mesmo acima de 10 A e a saída de +12V não aguenta isso por muito tempo.. Todas as minhas fontes de PC que queimaram queimaram porque eu abusei da saída de +12V. Um meio alternativo de usar a saída de +12V sem puxar muita corrente é aumentar a resistência usando duas células (ou mesmo três, se a tensão em cada uma for pouco mais que o suficiente para a eletrólise em particular) em série, de modo que o catodo de uma seja ligado ao anodo da outra, desse modo:

 

12v

Desse modo as resistências individuais de cada célula se somam criando uma resistência total que em geral é suficiente para não drenar muita corrente do +12V. Se a corrente ainda assim continua excessiva ou você adiciona uma terceira célula em série ou então (melhor) adiciona um resistor de pequeno valor e grande potência (1, 2 , 3, 4 ou mesmo 5 Ω , dependendo da resistencia de suas células e no mínimo uns 10 W de potência ).

 

Um outro modo de diminuir a corrente quando está se usando o +5V é pondo em série um diodo de potência, que suporte a corrente (novamente, com dissipador e se possível cooler).. O diodo irá gerar uma queda de mais ou menos 1 volt, deixando portanto que sua célula fique submetida a apenas 4 V.

 

Um outro modo de uso (mas entretanto muito menos recomendado), quando você tem duas ou mais fontes de PC e quer mais corrente numa célula, é ligá-las em paralelo na célula, para dar uma corrente maior. Mas isso só é viável quando as fontes são exatamente iguais (da mesma marca e modelo), caso o contrário há risco de que uma injete alguma corrente na outra, a danificando. Mesmo com isso ainda há o risco.  Por isso, para usá-las (especialmente quando usando fontes diferentes) em paralelo é essencial pôr diodos em todas as saídas usadas, para proteger uma fonte de injetar corrente na outra. 

Um modo muito mais seguro de usar as duas ou mais fontes é simplesmente criar duas ou mais células menores apartir da célula original e usar cada com uma fonte distinta, desse modo você efetivamente usa as 3 fontes e agiliza a eletrólise. A desvantagem desse método está justamente no fato de que você precisa ter mais recipientes e eletrodos para construiras duas ou mais células, além de já estar com as duas ou mais fontes de PC modificadas.

 

Em [10] você tem outras dicas das diversas maneiras de que você pode usar sua fonte em eletrólise e de outros circuitos que você pode adicionar para uma melhor performance.

 

Muitas de minhas fontes já queimaram porque eu abusei delas (muita corrente, por muito tempo.. Aparentemente o dissipador e o cooler não são suficientes para impedir que os transistores na fonte queimem quando uma corrente maior é exigida). E com várias experiências de modificação e uso de fontes, já sacrifiquei muitas delas.. Por isso procurei um local onde fosse possível conseguir fontes usadas muito barato, praticamente de graça... A sorte maior bateu a minha porta quando eu fui fazer um tour num centro de triagem de materiais de reciclagem daqui de BH, onde vem todo tipo de sucata.. Enfrentei o monte de sucata eletrônica composto só de gabinetes de PC e removi 16 fontes (tinha tanto AT como ATX). Ainda levei mais dois HDs velhos que eu achei (com os HDs pretendo montar agitadores magnéticos para soluções, usando o próprio ímã de neodímio que vem neles).. TUDO isto pela bagatela de 5 reais! Isso mesmo 5 reais por TUDO!!!! Sai dali carregando tudo numa caixa de papelão e sorrindo até as orelhas.. smilesmilesmile

 

 

fontesbaratas1

 

 

Todas as fontes foram testadas para ver se estavam ainda "usáveis", vendo se quando em funcionamento forneciam as tensões "comuns" nas suas saídas (na foto seguinte estava testando a saída de +5V de uma das fontes.. OK!):

 

 

fontesbaratas2

 

O material foi então separado:

 

fontesbaratas3

fontesbaratas4

 

 

A coluna da esquerda com as 5 fontes estão de fato queimadas. As outras 11 fontes estão perfeitas e prontas para adaptação smilesmilesmile. Em uma das fontes inclusive eu até "adaptei" na hora (a fonte "JITEK" de 250W, algumas fotos acima).   Junto estão os dois HD's que vieram de "brinde".

Acho que mesmo se todas as fontes estivessem queimadas, continuaria sendo a maior pechincha que eu já fiz. já que estas fontes estão repletas de componentes que podem ser removidos e aproveitados em outros projetos amadores caseiros, como coolers, fios, dissipadores, diodos, capacitores, transistores, indutores e muito mais!

As que estavam queimadas foram desmontadas na hora. O primeiro cuidado ao tirar o circuito da blindagem foi descarregar os capacitores.Na foto abaixo pode-se ver os dois capacitores principais e por baixo da placa do circuito pode-se ver claramente o local onde estão soldados:

 

 

fontequeimada1

 

Simplesmente peguei uma faca e com ela encurtei as duas ligações de cada um dos capacitores, assim:

 

fontequeimada2

 

 

Qualquer objeto metálico como faca, chave de fenda ou outro que tenha uma parte de metal relativamente grossa e uma parte com isolamento no qual você possa segurar para não tomar choque serve. Se o capacitor estiver com uma carga considerável você irá ver uma centelha e ouvir um estalo em seus pinos quando for fazer o curto.

 

Sei que este não é o modo mais adequado de se descarregar um capacitor, pois ele pode ser danificado assim, mas é o modo mais seguro para não se tomar um choque. Além disso o risco de danificar o capacitor é pequeno (eu pelo menos nunca estraguei um fazendo isso; e eu já descarreguei muitos desse modo). Se você quer fazer algo mais "seguro" para os capacitores então você pode descarregá-los usando um resistor ao invés de um objeto metálico. Eu extraí a figura seguinte de [12] pois achei pertinente aqui; apenas para mostrar esse método mais seguro. Para realmente usá-lo com "segurança" (com menor risco de tomar choque) você deve usar no mínimo uma pinça para segurar o resistor. Na figura o cara está usando um resistor de 22kΩ/20W e uma pinça para segurar o mesmo:

 

 

descarregando

 

Repetindo mais uma vez, cuidado para não tocar em qualquer parte do circuito (em especial os terminais dos próprios capacitores) antes de descarregar os capacitores. Caso contrário você pode ficar "chocado" com os resultados... 

chocado

O circuito removido e com os capacitores decarregados:

 

fontequeimada3

 

 

Depois repeti todos esses passos com as outras 4 fontes queimadas e removi todos os fios, parafusos, coolers.. Os resultados? Veja a próxima figura!

 

 

fontequeimada4

 

Após isso basta de-soldar os componentes para removê-los e então separá-los e guardá-los para outros projetos. 99% deles estão funcionando perfeitamente. Só um ou outro queimou (provavelmente um ou mais transistores fixados nos dissipadores e/ou então um ou mais capacitores).  As blindagens, especialmente as que somente são galvanizadas (as que possuem brilho metálico, não as foscas), podem inclusive ser usadas como eletrodo em algumas eletrólises no homelab. É incrível o que as pessoas jogam no lixo hoje em dia!!!

 

blindagem

 

Para usá-las, basta remover os adesivos que estão nela e remover também o zinco da galvanização da superfície da blindagem. Isso é necessário para não contaminar o eletrólito da sua futura célula. Para remover esse zinco da galvanização, pode-se mergulhar a blindagem numa solução diluída de ácido clorídrico (ácido muriático) por algum tempo ou então via eletrólise (usando a blindagem como anodo) numa solução de NaCl por alguns minutos apenas. Depois basta lavar e esfregar com bombril pra remover o resto.

 

A seguir, só para inspirar e exemplificar,  alguns vídeos de amadores modificando e utilizando fontes de PC em seus experimentos de eletrólise:

 

 

 

Muitos outros vídeos desse tipo podem ser vistos simplesmente pesquisando no youtube (preferencialmente em inglês). 

 

Enfim, a conclusão é de que  adaptação de velhas fontes de PC são uma ótima e barata opção não só para uma eletrólise caseira de boa qualidade mas também como fonte de corrente DC para outros projetos (como alimentação de circuitos eletrônicos, carregador de baterias improvisado, etc).

 

 

Outras Fontes

 

Obviamente existem outros tipos de fontes que podem injetar tranquilamente muito mais corrente do que fontes de PC (Correntes fabulosas para o homelab, bem acima de 20 A, algumas vezes até passando 100 ou 200A!). Contudo, os modelos comerciais são MUITO caros para o amador.

Por isto, a alternativa óbvia é fazer você mesmo a sua fonte apartir de peças e equipamentos baratos ou mesmo gratuitos.

 

A grande maioria dos amadores simplesmente construem fontes lineares iguais aos adaptadores comuns mas ao contrário destas, podem fornecer correntes MUITO maiores pois os componentes usados aguentam tais correntes.

 

Talvez a fonte mais popular destes tipos seja a usando baratos/gratuitos transformadores de microondas ("Microwave Oven Transformer" - MOT) que são modificados para gerar altas correntes ao invés de altas tensões. A modificação é feita simplesmente destruindo o secundário de alta tensão do trafo, deixando o primário intacto e fazendo no lugar onde estava o secundário algumas voltas (entre 4 a 16) de fio bem grosso (algo como 10 AWG, ou mais grosso dependendo da corrente) e após retificando a corrente com uma ponte de diodos de potência que são capazes de aguentar a corrente e também após isso filtrando ela com um ou mais capacitores eletrolíticos (como por exemplo 16V - 10000uF..  Certifique-se de que a tensão saindo da ponte de diodo é menor do que a máxima estabelecida do capacitor.. Esses capacitores tem mais ou menos a dimensão de uma pequena lata de cerveja).

 

Estes transformadores são consideravelmente maiores e mais pesados que os trafos comuns encontrados em casa e usualmente vem com avisos como "Danger: High Voltage". Tem um primário constituído algumas centenas de voltas de fio esmaltado mais ou menos grossos, um secundário com umas 3 voltas de fio encapado grosso no meio e outro secundário composto de milhares de voltas de fio fino esmaltado na outra extremidade do núcleo do trafo, usualmente protegida com um invólucro de papel. Este secundário de fio fino é que é o perigoso e que deve ser removido primeiro....

Esses trafos podem ser comprados em lojas de eletrônica e em locais onde se faz conserto de microondas. Não são muito baratos desse modo.. No local mais barato que eu encontrei, cada um era R$35,00. Ainda não comprei nenhum e ainda não voltei no centro de reciclagem para procurar por sucatas de microondas, mas tenho certeza de que este deve ser o meio mais barato (ou gratuito) de conseguir esses transformadores. No Mercado Livre de vez enquando também aparecem alguns deles para venda.

Imagem mostrando as partes básicas de um MOT (extraído de [20]):

 

MOT1

 

Foto extraída do google mostrando outro MOT com seu secundário de alta tensão exposto:

 

MOT2

 

Foto extraída de [19] mostrando o MOT com o secundário parcialmente destruído para construção de uma fonte de baixa tensão e alta corrente:

 

secundário parcialmente destruído

 

 

Eu ainda não fiz nenhum experimento de obtenção de altas correntes com MOTs pois eu ainda não tenho nenhum. Mas é um dos meus projetos futuros fazer uma fonte de alta corrente e baixa tensão com um desses.

Mais detalhes sobre a construção de fontes desse tipos usando MOTs pode ser encontrada em [20], pesquisando também no google ou mesmo no youtube:

 

 

Outros amadores se aproveitam das altas correntes que este tipo de modificação nos MOTs  pode fornecer  e usam em outros projetos, como por exemplo máquinas de solda e ponteadeiras caseiras, eficientes e baratas. O bom é que como em geral nessas máquinas não é costume usar corrente contínua, não há necessidade de diodos e capacitores (que neste caso não são muito baratos). Exemplos:

 

 

 

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ATENÇÃO: É absolutamente necessário remover o secundário dos MOTs e nunca ligá-los sem remover o secundário pois eles é que geram alta tensão quando o primário é ligado e ainda são aterrados no próprio núcleo do MOT. Se você toma um choque deste secundário, considere-se morto (em geral  500mA @ 2.5 kV... podendo a corrente nesta tensão superar 2 A.. COMPLETAMENTE FATAL!). 

Outro perigo dos fornos de microondas é que além do MOT eles ainda contém um capacitor de alta voltagem ligado ao secundário que também pode dar um choque fatal, mesmo com o microondas desligado.

Só para sua informação, esses dois componentes, especialmente os transformadores, de fato já mataram acidentalmente muita gente que ousou se aventurar com eles e ainda continuam matando.

Tristes exemplos: Homem morre eletrocutado ao tentar consertar micro-ondas com faca em SP   ;  Man suffers fatal electrical shock while fixing mistress' microwave ; etc.

perigoperigoperigoperigoperigoperigoperigoperigoperigo

 

 

Informações adicionais sobre o funcionamento dos MOT's, especialmente dentro dos fornos de microondas, pode ser encontrado em [17] e [18].

 

Uma discussão de alto nível sobre a adaptação de MOTs para fontes no homelab pode ser encontrada em [21].

 

 


REFERÊNCIAS:

 

 

 

 

 

 

 

 

   










 

 



 







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