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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(fù)載接通時(shí),在電動(dòng)勢(shì)的作用下,電流從正極經(jīng)過(guò)負(fù)載流往負(fù)極(電子從蓄電池負(fù)極經(jīng)外電路流向正極),使正極電位降低,負(fù)極電位升高,破壞了原有的平衡。放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。
正極板上的反應(yīng)如下:
Pb02+2H20+SO4 +2e→PbS04+40H
在負(fù)極板處,Pb原子失去電子后變成pb2’,與電解液中的SO;一結(jié)合也生成PbS()。沉附于負(fù)極板上,而極板上的金屬繼續(xù)溶解,生成pbz’和電子。
負(fù)極板上的反應(yīng)如下:
Pb+SO4一2e→PbS04
如果電路不中斷,上述化學(xué)反應(yīng)將不斷進(jìn)行,使正極板上的Pb02和負(fù)極板上的Pb都逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?。PbS04,電解液中H2S04逐漸減少而水逐漸增多,電解液相對(duì)密度減小??偟幕瘜W(xué)反應(yīng)式如下:
Pb02+2HzS()4+Pb—PbS04+2H20+PbS04
2、蓄電池的充電
充電時(shí)將蓄電池的正負(fù)極與直流電源的正負(fù)極對(duì)應(yīng)相接,當(dāng)電源電壓高于蓄電池的電動(dòng)勢(shì)時(shí),在電源力的作用下,電流從蓄電池正極流入,負(fù)極流出(電源驅(qū)使電子從蓄電池正極經(jīng)外電路流向負(fù)極)。
正極板上的反應(yīng)如下:
PbS04+40t{_一2e_÷Pb02+2H20+s0:
在負(fù)極板處,也有少量的PbSO。進(jìn)入電解液中,離解為。pb:’和S00 Pb。’在電源力的作用下獲得兩個(gè)電子變成金屬Pb,沉附在負(fù)極板上。而sO}則與電解液中的H上結(jié)合,生成硫酸。
負(fù)極板上的反應(yīng)如下:
PbS04+2e—+Pb+so}
由此可見(jiàn),在充電過(guò)程中,正負(fù)極板上的PbSO。將逐漸恢復(fù)為Pb和Pb,電解液中H2s0。逐漸增多而水逐漸減少,電解液相對(duì)密度增大??偟幕瘜W(xué)反應(yīng)式如下:
PbS04+2H20+PbS()4—+Pb02+2H2s()4+Pb
由蓄電池充放電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論。
(1)蓄電池在放電時(shí),電解液中的硫酸逐漸減少,水逐漸增多,電解液密度減小;蓄電池在充電時(shí),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(guò)測(cè)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(shí),電解液密度發(fā)生變化,主要是由于正極板的活性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,因此要求正極板處的電解液流動(dòng)性要好。所以在裝配蓄電池時(shí),應(yīng)將隔板有溝槽的一面對(duì)著正極板,以便電解液流通。
(3)蓄電池放電終了時(shí),極板上尚有’70%~80%的活性物質(zhì)沒(méi)有起作用。因此,要減輕鉛蓄電池的質(zhì)量,提高供電能力,應(yīng)該充分提高極板活性物質(zhì)的利用率,在結(jié)構(gòu)上提高極板的多孔性,減小極板的厚度。
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