Що таке свинцево-кислотний акумулятор?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

Свинцево-кислотна батарея - це акумуляторна батарея, яка використовує свинець і сірчану кислоту. Свинець занурюють у сірчану кислоту, щоб забезпечити контрольовані хімічні реакції.

Ця хімічна реакція є причиною вироблення електроенергії акумулятором. Потім реакція відбувається у зворотному напрямку, щоб зарядити акумулятор.

Матеріали для свинцево-кислотних акумуляторів

Основними активними матеріалами, необхідними для виготовлення свинцево-кислотних акумуляторів, є:

Пероксид свинцю (PbO2): темно-коричневий, твердий і крихкий матеріал, утворює позитивну пластину.

Губчастий свинець (Pb): Чистий свинець у стані м’якої губки утворює негативну пластину.

Розведена сірчана кислота (H2SO4): сильна кислота та хороший електроліт. Він сильно іонізований, і більша частина тепла, що виділяється під час розведення, походить від гідратації іонів водню. Для свинцево-кислотних акумуляторів з водою: кислота=3:1.

Як працюють свинцево-кислотні акумулятори?

Свинцево-кислотна батарея виготовлена ​​з електродної пластини пероксиду свинцю та пластини губчатого свинцевого електрода, зануреної в розбавлену сірчану кислоту. Струм з'єднаний ззовні між цими платами. У розведеній сірчаній кислоті молекули кислоти розщеплюються на позитивні іони водню (H плюс ) і негативні іони сульфату (SO4 --). Коли він досягає пластини PbO2, іони водню отримують звідти електрони і стають атомами водню, знову атакуючи PbO2 і утворюючи PbO і H2O (воду). Цей PbO реагує з H2SO4, утворюючи PbSO4 і H2O (воду).

Іони (аніони) SO4 - рухаються до електрода (анода), підключеного до позитивного полюса джерела постійного струму, де вони віддають надлишок електронів і перетворюються на вільний радикал SO4. Цей радикал SO4 не може існувати сам; Таким чином, він реагує з PbSO4 анода з утворенням пероксиду свинцю (PbO2) і сірчаної кислоти (H2SO4).

Коли батарея заряджена

Зарядка - це процес зворотної електрохімічної реакції. Він перетворює електричну енергію від зарядного пристрою в хімічну енергію в акумуляторі. Однак акумулятор не накопичує заряд. Він зберігає хімічну енергію, необхідну для виробництва електроенергії.

Якщо напруга зарядного пристрою вища, ніж напруга акумулятора, зарядний пристрій змінить струм. Зарядний пристрій генерує занадто багато електронів на негативній пластині, і позитивні іони водню притягуються до них. Водень реагує з сульфатом свинцю з утворенням сірчаної кислоти та свинцю. Коли велика частина сульфату зникає, водень піднімається з негативної пластини. Кисень у воді реагує з сульфатом свинцю на позитивній пластині, перетворюючи її знову на діоксид свинцю. Коли реакція майже завершується, з позитивної пластини піднімаються бульбашки кисню. Це називається кровотечею.

Саморозряд

Поганою особливістю свинцево-кислотних акумуляторів є те, що вони розряджаються самі по собі, навіть якщо не використовуються. Загальне емпіричне правило — один відсоток саморозряду на день. Швидкість збільшується при високій температурі і зменшується при низькій.

Зміна електроліту в свинцево-кислотних акумуляторах після зарядки і розрядки

При розрядці свинцевої батареї сірчана кислота в електроліті зменшується, вміст води збільшується, а питома вага розчину зменшується.

Коли свинцево-кислотний акумулятор заряджається, вміст сірчаної кислоти в електроліті безперервно зростає, вода поступово зменшується, а питома вага розчину зростає.

Насправді зміна питомої ваги електроліту визначає стан зарядки свинцево-кислотної батареї. Ось чому важливо постійно поливати батарею водою, щоб максимально використовувати її.