鉛酸蓄電池工作原理
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1、蓄電池的放電
將蓄電池與電路上的負載接通時,在電動勢的作用下,電流從正極經過負載流往負極(電子從蓄電池負極經外電路流向正極),使正極電位降低,負極電位升高,破壞了原有的平衡。放電時的化學反應過程。
正極板上的反應如下:
Pb02+2H20+SO4 +2e→PbS04+40H
在負極板處,Pb原子失去電子后變成pb2’,與電解液中的SO;一結合也生成PbS()。沉附于負極板上,而極板上的金屬繼續(xù)溶解,生成pbz’和電子。
負極板上的反應如下:
Pb+SO4一2e→PbS04
如果電路不中斷,上述化學反應將不斷進行,使正極板上的Pb02和負極板上的Pb都逐漸轉變?yōu)椤bS04,電解液中H2S04逐漸減少而水逐漸增多,電解液相對密度減小??偟幕瘜W反應式如下:
Pb02+2HzS()4+Pb—PbS04+2H20+PbS04
2、蓄電池的充電
充電時將蓄電池的正負極與直流電源的正負極對應相接,當電源電壓高于蓄電池的電動勢時,在電源力的作用下,電流從蓄電池正極流入,負極流出(電源驅使電子從蓄電池正極經外電路流向負極)。
正極板上的反應如下:
PbS04+40t{_一2e_÷Pb02+2H20+s0:
在負極板處,也有少量的PbSO。進入電解液中,離解為。pb:’和S00 Pb?!陔娫戳Φ淖饔孟芦@得兩個電子變成金屬Pb,沉附在負極板上。而sO}則與電解液中的H上結合,生成硫酸。
負極板上的反應如下:
PbS04+2e—+Pb+so}
由此可見,在充電過程中,正負極板上的PbSO。將逐漸恢復為Pb和Pb,電解液中H2s0。逐漸增多而水逐漸減少,電解液相對密度增大。總的化學反應式如下:
PbS04+2H20+PbS()4—+Pb02+2H2s()4+Pb
由蓄電池充放電時的化學反應過程,可以得出如下幾點結論。
(1)蓄電池在放電時,電解液中的硫酸逐漸減少,水逐漸增多,電解液密度減?。恍铍姵卦诔潆姇r,電解液中的硫酸逐漸增多,而水逐漸減少,電解液密度增大。因此,可以通過測量電解液密度的方法定性地判斷蓄電池充放電程度。
(2)在充放電時,電解液密度發(fā)生變化,主要是由于正極板的活性物質發(fā)生化學反應的結果,因此要求正極板處的電解液流動性要好。所以在裝配蓄電池時,應將隔板有溝槽的一面對著正極板,以便電解液流通。
(3)蓄電池放電終了時,極板上尚有’70%~80%的活性物質沒有起作用。因此,要減輕鉛蓄電池的質量,提高供電能力,應該充分提高極板活性物質的利用率,在結構上提高極板的多孔性,減小極板的厚度。