Estudo Técnico e Tratamento de uma Montagem Precoce de Bateria

A evolução das baterias é paralela aos nossos avanços na química e na ciência dos materiais. Eles têm servido como fonte de energia portátil, permitindo inovações contínuas na tecnologia aeroespacial e têm sido utilizados desde as origens da aviação. Um exemplo dessa evolução é o conjunto de baterias visto abaixo. Eles fazem parte dos experimentos de laboratório de Samuel Langley do Museu, fornecendo energia para os experimentos científicos e de aviação posteriores de Langley.

Langley viveu de 1834 a 1906 e foi um pioneiro da aviação. Ele ficou conhecido por seus modelos e aeródromos movidos a elástico e competiu contra os irmãos Wright na corrida para desenvolver a primeira máquina voadora funcional. Langley também serviu como terceiro secretário do Smithsonian Institution e construiu algumas de suas primeiras aeronaves experimentais atrás do Castelo Smithsonian.

As baterias mostradas forneciam cerca de 1,4 volts e 12-16 amperes, o que é muito melhorado em relação às formas anteriores deste tipo de célula de bateria. Essas baterias específicas foram fabricadas pela Samson Battery Company/Electric Goods Manufacturing Company em Boston, Massachusetts, por volta do final do século XIX. Baterias Sampson, como essas, foram usadas para alimentar campainhas, telefones, iluminação elétrica antiga e pequenos eletrônicos. Eles representam um período em que as baterias estavam passando por uma revolução técnica e se tornando mais comuns na vida dos americanos.

A série de cinco células de bateria é composta por potes retangulares de vidro azul água com tampa. No topo de cada tampa há um terminal positivo central e um terminal negativo lateral. Penduradas nas tampas estão hastes de zinco rodeadas por cilindros de carbono-manganês. Cada célula teria sido conectada à outra em série, formando assim uma “bateria”. Quando em uso, cada frasco seria preenchido com sal-amoniacal (cloreto de amônio) e água que atuaria como solução eletrolítica.

Essas baterias sofreram extensa corrosão na haste de zinco que forma o terminal positivo. A força externa da corrosão quebrou vários isoladores de cerâmica onde a haste encontra a tampa. Além disso, o produto solto da corrosão do zinco se espalhou pela superfície das tampas (como visto na imagem acima). Os componentes de cobre e ferrosos dos terminais e fios também desenvolveram corrosão.

Técnicas analíticas foram utilizadas para obter uma compreensão mais profunda dos vários componentes antes da realização dos tratamentos de conservação.

A fotografia ultravioleta (UV) é usada para ajudar a identificar características de superfície não detectáveis ​​sob luz visível e para caracterizar materiais.

A luz UV mostrou duas características particularmente interessantes: uma fluorescência brilhante no topo da tampa e a tonalidade verde do vidro.

É típico que a corrosão do zinco apresente uma fluorescência azul-esverdeada clara. A tonalidade verde fluorescente induzida por UV do frasco de vidro foi provavelmente causada por um aditivo ao vidro. Uma teoria é que a fluorescência poderia ser causada pelo uso de urânio no vidro. Esta era uma prática comum de produção de vidro entre as décadas de 1880 e 1920.3 No entanto, esta teoria foi refutada tanto pela análise XRF (ver secção abaixo) como pelo teste de radiação do vidro com um contador Geiger. Outra explicação para esse brilho misterioso é a adição de manganês ao vidro. Esta tem sido uma prática há séculos para ajudar a remover a cor verde escura do vidro causada por impurezas de ferro que sofrem uma reação de oxidação-redução (redox) durante a produção.

Para confirmar essa teoria, utilizamos Fluorescência de Raios X (XRF) — técnica usada para identificar de forma não destrutiva elementos inorgânicos dentro de um material — em diversos componentes da bateria “A”. A jarra de vidro apresentava elementos de cobre e manganês, que podem contribuir para a cor azul água do vidro. A presença de manganês é consistente com a fluorescência verde observada nas fotografias UV.

Também coletamos e analisamos pedaços soltos de material usando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Esta técnica cria um espectro infravermelho de absorção do material. Analisamos uma amostra de material ceroso encontrada dentro do frasco e na parte superior dos componentes internos e descobrimos que era cera de parafina. Isto é consistente com um relatório encontrado na edição de 1901 de “Electric Gas Lighting”.2 A cera de parafina foi usada como camada protetora na parte superior do frasco e na tampa para repelir qualquer solução eletrolítica que pudesse ter derramado durante o uso.