Что такое свинцово-кислотный аккумулятор?

Свинцово-кислотный аккумулятор, широко известный как автомобильный аккумулятор, представляет собой перезаряжаемый электрохимический элемент, который преобразует химическую энергию в электрическую посредством обратимых химических реакций. Вот как работает свинцово-кислотный аккумулятор:

Компоненты:

Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из следующих основных компонентов:

- Положительные пластины: Изготовлен из диоксида свинца (PbO2).

- Отрицательные пластины: Изготовлен из чистого свинца (Pb).

- Электролит: Раствор серной кислоты (H2SO4) и воды.

- Разделители: Непроводящий материал, помещенный между положительной и отрицательной пластинами, предотвращает электрический контакт, но допускает движение ионов.

Химические реакции:

Во время разрядки (когда батарея обеспечивает питание):

- При подключении электрической нагрузки между электродами и электролитом происходит химическая реакция.

- Диоксид свинца (PbO2) положительной пластины реагирует с ионами сульфата (SO42-) из электролита с образованием сульфата свинца (PbSO4).

- Чистый свинец (Pb) с отрицательной пластины также реагирует с ионами сульфата с образованием сульфата свинца.

Итоговая реакция во время разряда:

PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

В результате как положительные, так и отрицательные пластины превращаются в сульфат свинца, а концентрация серной кислоты в электролите снижается.

Зарядка:

Чтобы подзарядить аккумулятор (при подключенном внешнем источнике питания):

- На батарею подается электрический ток, вызывающий обратную реакцию разряда.

- Сульфат свинца как положительных, так и отрицательных пластин реагирует с водой из электролита.

- Сульфат свинца с положительных пластин превращается обратно в диоксид свинца (PbO2), а сульфат свинца с отрицательных пластин снова превращается в чистый свинец (Pb).

Чистая реакция во время зарядки:

2PbSO4 + 2H2O → PbO2 + Pb + 2H2SO4

В целом реакции обратимы, что позволяет заряжать и повторно использовать батарею несколько раз.

Свинцово-кислотные аккумуляторы широко используются в автомобилях, а также в различных других устройствах, таких как системы резервного питания, источники бесперебойного питания (ИБП), тележки для гольфа и портативные устройства.