鉛酸蓄電池的工作原理介紹
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-03 22:23
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電池充電的原理是什么?
鉛酸蓄電池的工作原理1、鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生鉛酸蓄電池充電時(shí)，正極板中的二氧化鉛(PbO2)，在硫酸溶液中受水分子的作用，量小
鉛酸電池是如何工作的
1、鉛酸電池產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)
鉛酸電池充電后,正極板二氧化鉛(二氧化鉛),水分子的作用下在硫酸溶液中,少量的二氧化鉛和水形成一個(gè)可分離的不穩(wěn)定材料——氫氧化鉛(Pb (OH) 4),氫氧根離子溶液中,鉛離子(Pb4)在正極板,正極板是缺乏電子。
鉛酸蓄電池充電后，負(fù)極板為鉛(Pb)，鉛與電解液中的硫酸(H2SO4)反應(yīng)生成鉛離子(Pb2)。鉛離子被轉(zhuǎn)移到電解液中，在負(fù)極板上留下兩個(gè)額外的電子(2e)。
可見，在未連接到外部電路的情況下(打開電池)，由于化學(xué)作用，正極板缺少電子，負(fù)極板過(guò)量的電子，如圖所示，在兩個(gè)極板之間產(chǎn)生了一定的電勢(shì)差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。
2. 鉛酸電池放電的電化學(xué)反應(yīng)鉛酸電池放電時(shí)，在電池電位差的作用下，負(fù)極板上的電子通過(guò)負(fù)載進(jìn)入正極板，形成電流i。電池內(nèi)部也發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
負(fù)極板上的每個(gè)鉛原子釋放兩個(gè)電子后，產(chǎn)生的鉛離子(Pb2)與電解質(zhì)中的硫酸根離子(so4-2)發(fā)生反應(yīng)，在極板上形成不溶性硫酸根(PbSO4)。
來(lái)自正極的鉛離子(Pb4)從負(fù)極獲得兩個(gè)電子(2e)，形成二價(jià)鉛離子(Pb2)，與電解質(zhì)中的硫酸根離子(so4-2)發(fā)生反應(yīng)，在電極上形成不溶性硫酸根(PbSO4)。陽(yáng)極水解的氧離子(o-2)與電解液中的氫離子(H)反應(yīng)生成穩(wěn)定的物質(zhì)水。
在電場(chǎng)的作用下，電解液中的硫酸根離子和氫離子分別向電池的正極和負(fù)極移動(dòng)，形成電池內(nèi)部的電流，形成整個(gè)電路，并不斷向外放電。
放電過(guò)程中，H2SO4濃度不斷下降，正負(fù)極上的硫酸鉛(PbSO4)增加，電池內(nèi)阻增大(硫酸鉛不導(dǎo)電)，電解液濃度下降，電池電動(dòng)勢(shì)下降。
3.鉛酸電池充電過(guò)程的電化學(xué)反應(yīng)
充電時(shí)，應(yīng)連接外部連續(xù)電流電源(充電極或整流器)，使放電后產(chǎn)生的正極和負(fù)極板回到原來(lái)的活性物質(zhì)，并將外部電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存。
從積極的板外部電流的作用下,硫酸鉛二價(jià)鉛離子的離解(Pb2)和硫酸鹽陰離子(SO4-2),由于外部力量不斷把電子從陽(yáng)極,附近的陽(yáng)極板的二價(jià)鉛離子(Pb2)連續(xù)發(fā)布兩個(gè)電子來(lái)補(bǔ)充,成為四價(jià)鉛離子(Pb4)與水反應(yīng)繼續(xù)下去,并最終生成二氧化鉛在正極板(二氧化鉛)。
在負(fù)極板上，在外加電流的作用下，硫酸鉛解離成二價(jià)鉛離子(Pb2)和硫酸根負(fù)離子(so4-2)。由于負(fù)極不斷從外部電源獲取電子，靠近負(fù)極板的自由二價(jià)鉛離子(Pb2)被中和為鉛(Pb)，以鉛的形式附著在負(fù)極板上。
在電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的氫離子(H)和硫酸根離子(so4-2)，而負(fù)極不斷產(chǎn)生硫酸根離子(so4-2)。在電場(chǎng)作用下，氫離子向負(fù)電極移動(dòng)，硫酸根離子向正電極移動(dòng)，形成電流。
充電后，在外加電流的作用下，水在溶液中發(fā)生電解反應(yīng)。
4. 鉛酸蓄電池充放電后電解質(zhì)的變化
從上面可以看出，鉛酸蓄電池放電時(shí)，硫酸中的電解質(zhì)不斷減少，水逐漸增多，溶液的比重下降。
從上面可以看出，當(dāng)鉛酸電池充電時(shí)，電解液中的硫酸量增加，水逐漸減少，溶液比重上升。
