Co to jest akumulator kwasowo-ołowiowy?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

Akumulator kwasowo-ołowiowy to akumulator, który wykorzystuje ołów i kwas siarkowy do odegrania pewnej roli. Ołów zanurza się w kwasie siarkowym, aby umożliwić kontrolowane reakcje chemiczne.

Ta reakcja chemiczna jest przyczyną generowania energii z baterii. Reakcja jest następnie odwracana, aby naładować akumulator.

Materiały do ​​akumulatorów kwasowo-ołowiowych

Głównymi materiałami aktywnymi wymaganymi do budowy akumulatorów kwasowo-ołowiowych są:

Nadtlenek ołowiu (PbO2): ciemnobrązowy, twardy i kruchy materiał tworzący płytkę dodatnią.

Ołów gąbczasty (Pb): Czysty ołów w stanie miękkiej gąbki tworzy płytę ujemną.

Rozcieńczony kwas siarkowy (H2SO4): mocny kwas i dobry elektrolit. Jest silnie zjonizowany, a większość ciepła uwalnianego podczas rozcieńczania pochodzi z hydratacji jonów wodorowych. W przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych z wodą: kwas=3:1.

Jak działają akumulatory kwasowo-ołowiowe?

Akumulator kwasowo-ołowiowy jest wykonany z płytki elektrody z nadtlenkiem ołowiu i płytki elektrody ołowianej z gąbki zanurzonej w rozcieńczonym kwasie siarkowym. Prąd jest zewnętrznie podłączony między tymi płytkami. W rozcieńczonym kwasie siarkowym cząsteczki kwasu rozkładają się na dodatnie jony wodoru (H plus ) i ujemne jony siarczanowe (SO4 --). Kiedy dociera do płytki PbO2, jony wodoru odbierają stamtąd elektrony i stają się atomami wodoru, ponownie atakując PbO2 i tworząc PbO i H2O (woda). Ten PbO reaguje z H2SO4, tworząc PbSO4 i H2O (woda).

Jony (aniony) SO4 - przemieszczają się do elektrody (anody) podłączonej do bieguna dodatniego zasilacza prądu stałego, gdzie oddają nadmiar elektronów i staną się wolnymi rodnikami SO4. Ten radykalny SO4 nie może istnieć sam; Dlatego reaguje z PbSO4 anody, tworząc nadtlenek ołowiu (PbO2) i kwas siarkowy (H2SO4).

Kiedy bateria jest naładowana

Ładowanie to proces odwracania reakcji elektrochemicznej. Przekształca energię elektryczną z ładowarki w energię chemiczną w akumulatorze. Jednak bateria nie przechowuje energii. Zatrzymuje energię chemiczną potrzebną do wytwarzania energii elektrycznej.

Jeśli napięcie ładowarki jest wyższe niż napięcie akumulatora, ładowarka odwróci prąd. Ładowarka generuje zbyt dużo elektronów na płycie ujemnej, przez co przyciągane są dodatnie jony wodoru. Wodór reaguje z siarczanem ołowiu, tworząc kwas siarkowy i ołów. Kiedy większość siarczanu znika, wodór unosi się z płyty ujemnej. Tlen w wodzie reaguje z siarczanem ołowiu na płycie dodatniej, aby ponownie stać się dwutlenkiem ołowiu. Gdy reakcja zbliża się do końca, z płyty dodatniej unoszą się pęcherzyki tlenu. Nazywa się to krwawieniem.

Samorozładowanie

Złą cechą akumulatorów kwasowo-ołowiowych jest to, że same się rozładowują, nawet gdy nie są używane. Ogólna zasada to jeden procent wskaźnika samorozładowania dziennie. Szybkość wzrasta w wysokiej temperaturze i maleje w niskiej temperaturze.

Wymiana elektrolitu w akumulatorze kwasowo-ołowiowym po naładowaniu i rozładowaniu

Gdy akumulator ołowiowy jest rozładowany, kwas siarkowy w elektrolicie zmniejsza się, zawartość wody wzrasta, a ciężar właściwy roztworu maleje.

Gdy akumulator kwasowo-ołowiowy jest ładowany, kwas siarkowy w elektrolicie stale wzrasta, woda stopniowo się zmniejsza, a ciężar właściwy roztworu wzrasta.

W rzeczywistości zmiana ciężaru właściwego elektrolitu określa stan naładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego. Dlatego ważne jest, aby stale podlewać akumulator, aby w pełni go wykorzystać.