Τι είναι μια μπαταρία μολύβδου-οξέος;
Oct 31, 2022
https://youtu.be/kNGg0P7B5fI
Η μπαταρία μολύβδου οξέος είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία που χρησιμοποιεί μόλυβδο και θειικό οξύ για να παίξει κάποιο ρόλο. Ο μόλυβδος βυθίζεται σε θειικό οξύ για να επιτρέψει ελεγχόμενες χημικές αντιδράσεις.
Αυτή η χημική αντίδραση είναι η αιτία της παραγωγής ενέργειας από μπαταρία. Η αντίδραση στη συνέχεια αντιστρέφεται για να φορτιστεί η μπαταρία.
Υλικά για μπαταρίες μολύβδου-οξέος
Τα κύρια ενεργά υλικά που απαιτούνται για την κατασκευή μπαταριών μολύβδου-οξέος είναι:
Υπεροξείδιο του μολύβδου (PbO2): σκούρο καφέ, σκληρό και εύθραυστο υλικό, που σχηματίζει μια θετική πλάκα.
Σφουγγάρι μόλυβδος (Pb): Ο καθαρός μόλυβδος υπό την προϋπόθεση του μαλακού σφουγγαριού σχηματίζει την αρνητική πλάκα.
Αραιό θειικό οξύ (H2SO4): ισχυρό οξύ και καλός ηλεκτρολύτης. Είναι πολύ ιονισμένο και το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την αραίωση προέρχεται από την ενυδάτωση ιόντων υδρογόνου. Για μπαταρίες μολύβδου οξέος με νερό: οξύ=3:1.
Πώς λειτουργούν οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος;
Η μπαταρία μολύβδου είναι κατασκευασμένη από πλάκα ηλεκτροδίου υπεροξειδίου μολύβδου και πλάκα ηλεκτροδίου μολύβδου σφουγγαριού βυθισμένη σε αραιό θειικό οξύ. Το ρεύμα συνδέεται εξωτερικά μεταξύ αυτών των πλακών. Στο αραιό θειικό οξύ, τα μόρια οξέος χωρίζονται σε θετικά ιόντα υδρογόνου (Η συν ) και αρνητικά θειικά ιόντα (SO4 --). Όταν φτάσει στην πλάκα PbO2, τα ιόντα υδρογόνου λαμβάνουν ηλεκτρόνια από εκεί και γίνονται άτομα υδρογόνου, επιτίθενται ξανά στο PbO2 και σχηματίζοντας PbO και H2O (νερό). Αυτό το PbO αντιδρά με το H2SO4 για να σχηματίσει PbSO4 και H2O (νερό).
Τα ιόντα SO4 - (ανιόντα) μετακινούνται στο ηλεκτρόδιο (άνοδος) που είναι συνδεδεμένο στον θετικό πόλο του τροφοδοτικού συνεχούς ρεύματος, όπου θα εγκαταλείψουν την περίσσεια ηλεκτρονίων και θα γίνουν ελεύθερες ρίζες SO4. Αυτή η ρίζα SO4 δεν μπορεί να υπάρξει μόνη της. Επομένως, αντιδρά με το PbSO4 της ανόδου για να δημιουργήσει υπεροξείδιο του μολύβδου (PbO2) και θειικό οξύ (H2SO4).
Όταν η μπαταρία είναι φορτισμένη
Η φόρτιση είναι μια διαδικασία αντιστροφής της ηλεκτροχημικής αντίδρασης. Μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια από τον φορτιστή σε χημική ενέργεια της μπαταρίας. Ωστόσο, η μπαταρία δεν αποθηκεύει ρεύμα. Διατηρεί τη χημική ενέργεια που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Εάν η τάση του φορτιστή είναι υψηλότερη από την μπαταρία, ο φορτιστής της μπαταρίας θα αντιστρέψει το ρεύμα. Ο φορτιστής παράγει πάρα πολλά ηλεκτρόνια στην αρνητική πλάκα και θετικά ιόντα υδρογόνου έλκονται σε αυτά. Το υδρογόνο αντιδρά με το θειικό μόλυβδο για να δημιουργήσει θειικό οξύ και μόλυβδο. Όταν το μεγαλύτερο μέρος του θειικού άλατος εξαφανίζεται, το υδρογόνο ανεβαίνει από την αρνητική πλάκα. Το οξυγόνο στο νερό αντιδρά με το θειικό μόλυβδο στη θετική πλάκα για να γίνει ξανά διοξείδιο του μολύβδου. Όταν η αντίδραση πρόκειται να ολοκληρωθεί, φυσαλίδες οξυγόνου ανεβαίνουν από τη θετική πλάκα. Αυτό ονομάζεται αιμορραγία.
Αυτοεκφόρτιση
Ένα κακό χαρακτηριστικό των μπαταριών μολύβδου-οξέος είναι ότι αποφορτίζονται μόνες τους, ακόμη και όταν δεν χρησιμοποιούνται. Ο γενικός εμπειρικός κανόνας είναι ένα ποσοστό αυτο-απόρριψης ανά ημέρα. Ο ρυθμός αυξάνεται σε υψηλή θερμοκρασία και μειώνεται σε χαμηλή θερμοκρασία.
Η αλλαγή του ηλεκτρολύτη σε μπαταρία μολύβδου-οξέος μετά τη φόρτιση και την εκφόρτιση
Όταν η μπαταρία μολύβδου αποφορτιστεί, το θειικό οξύ στον ηλεκτρολύτη μειώνεται, η περιεκτικότητα σε νερό αυξάνεται και το ειδικό βάρος του διαλύματος μειώνεται.
Όταν η μπαταρία μολύβδου-οξέος φορτίζεται, το θειικό οξύ στον ηλεκτρολύτη αυξάνεται συνεχώς, το νερό μειώνεται σταδιακά και το ειδικό βάρος του διαλύματος αυξάνεται.
Στην πραγματικότητα, η αλλαγή του ειδικού βάρους του ηλεκτρολύτη καθορίζει την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας μολύβδου-οξέος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να ποτίζετε συνεχώς την μπαταρία για να διασφαλίσετε ότι θα την αξιοποιήσετε στο έπακρο.
