鉛酸電池原理

鉛酸蓄電池內(nèi)裝有多空多層的二氧化鉛板和松軟多孔的Pb板,整個電池內(nèi)充滿了硫酸溶液 。放電時,負(fù)極板(鉛板)逐漸被氧化成硫酸鉛 , 正極板(二氧化鉛)逐漸被還原成硫酸鉛 , 兩個極板生成的硫酸鉛都釋放到溶液中,此時溶液漸漸降低了酸性,比重增大 。充電時,溶液中的硫酸鉛分別被還原成鉛和氧化成二氧化鉛,鉛在負(fù)極板上沉積 , 二氧化鉛在正極板上沉積 。
鉛酸蓄電池的主要組成部件及其功用是什么?主要結(jié)構(gòu)有正負(fù)極班組(12V有六個正負(fù)極班組),隔板,電解液,聯(lián)條(連接各級班組) , 正負(fù)極柱,外殼組成 。
作用:
極板分正負(fù)極兩組:在充電狀態(tài)時,正極板為二氧化鉛(PbO2) , 呈棕褐色,負(fù)極板為純鉛(Pb),呈淺灰色,每一單電池的負(fù)極板多一塊 , 即每一正極板在二負(fù)極板之間 。
隔板(紙)為了防止正、負(fù)極板互相接觸,造成內(nèi)部短路自行放電 。因此,在正、負(fù)極板之間裝有隔板(紙),密封閥控式鉛酸蓄電池用的是玻璃纖維隔板(紙),這種材料除起隔離作用外,還有吸收電解液的功效,并且不易被酸腐蝕 。
電極中的電化學(xué)反應(yīng)
當(dāng)VRLA蓄電池充電將達(dá)到頂點時,充電電流只被用來分解電解液中的水,此時 , 電池正極產(chǎn)生氧氣,負(fù)極產(chǎn)生氫氣,氣體會從蓄電池中溢出,造成電解液減少,需不定時加水 。另一方面 , 充電末期或過充條件下,充電能量被用來分解水,正極產(chǎn)生的氧氣與負(fù)極的海綿狀鉛反應(yīng) , 使負(fù)極的一部分處于未充滿狀態(tài),抑制負(fù)極氫氣的產(chǎn)生 。
以上內(nèi)容參考:百度百科-鉛酸電池鉛蓄電池的工作原理是什么鉛蓄電池由正極板群、負(fù)極板群、電解液和容器等組成 。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO2) , 負(fù)極板是灰色的絨狀鉛(Pb),當(dāng)兩極板放置在濃度為27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時,極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),二價的鉛正離子(Pb2+)轉(zhuǎn)移到電解液中,在負(fù)極板上留下兩個電子(2e-) 。由于正負(fù)電荷的引力,鉛正離子聚集在負(fù)極板的周圍,而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO2)滲入電解液,其中兩價的氧離子和水化合,使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——氫氧化鉛〔Pb(OH)4) 。氫氧化鉛由4價的鉛正離子(Pb4+)和4個氫氧根〔4(OH)-〕組成 。4價的鉛正離子(Pb4+)留在正極板上,使正極板帶正電 。由于負(fù)極板帶負(fù)電,因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差,這就是電池的電動勢 。當(dāng)接通外電路,電流即由正極流向負(fù)極 。在放電過程中 , 負(fù)極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板,這時在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負(fù)離子(SO42-),在離子電場力作用下 , 兩種離子分別向正負(fù)極移動,硫酸根負(fù)離子到達(dá)負(fù)極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4) 。在正極板上,由于電子自外電路流入 , 而與4價的鉛正離子(Pb4+)化合成2價的鉛正離子(Pb2+) , 并立即與正極板附近的硫酸根負(fù)離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上 。
鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極,填滿二氧化鉛的鉛板作正極,并用1.28%的稀硫酸作電解質(zhì) 。在充電時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 , 放電時化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能 。電池在放電時,金屬鉛是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發(fā)生還原反應(yīng),被還原為硫酸鉛 。電池在用直流電充電時,兩極分別生成鉛和二氧化鉛 。移去電源后 , 它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài),組成化學(xué)電池 。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池 , 叫做二次電池 。它的電壓是2V,通常把三個鉛蓄電池串聯(lián)起來使用 , 電壓是6V 。汽車上用的是6個[2]鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組 。鉛蓄電池在使用一段時間后要補充蒸餾水,使電解質(zhì)保持含有22~28%的稀硫酸 。
放電時,正極反應(yīng)為:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
負(fù)極反應(yīng): Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
總反應(yīng): PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O (向右反應(yīng)是放電,向左反應(yīng)是充電)【鉛酸電池原理,鉛酸蓄電池的主要組成部件及其功用是什么?】
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