Funcionament de la bateria d'àcid de plom | Bateria d'àcid de plom secundària de magatzematge
Funcionament de la bateria d'àcid de plom
La bateria d'emmagatzematge o bateria secundària és una bateria on l'energia elèctrica es pot emmagatzemar com a energia química i aquesta energia química es converteix en energia elèctrica quan es necessita. La conversió de l'energia elèctrica en energia química aplicant una font elèctrica externa s'anomena càrrega de la bateria. En canvi, la conversió de l'energia química en energia elèctrica per subministrar la càrrega externa s'anomena descàrrega de la bateria secundària.
Durant la càrrega de la bateria, el corrent passa a través d'ella, causant alguns canvis químics dins de la bateria. Aquests canvis químics absorbeixen energia durant la seva formació.
Quan la bateria està connectada a la càrrega externa, els canvis químics tenen lloc en direcció contrària, durant la qual l'energia absorbida es libera com a energia elèctrica i es subministra a la càrrega.
Ara intentarem entendre el principi funcionament de la bateria d'àcid de plom i per a això primer discutirem sobre la bateria d'àcid de plom que es fa servir molt sovint com a bateria d'emmagatzematge o bateria secundària.
Materis utilitzats per a les cel·les de bateria d'àcid de plom
Els materials actius principals necessaris per construir una bateria d'àcid de plom són
Peroxide de plom (PbO2).
Plom esponjós (Pb)
Àcid sulfúric diluït (H2SO4).
Peroxide de plom (PbO2)
La placa positiva està feta de peroxide de plom. Aquest és un substància marró fosc, dura i fràgil.
Plom esponjós (Pb)
La placa negativa està feta de plom pur en condició d'esponja suau.
Àcid sulfúric diluït (H2SO4)
L'acid sulfúric diluït utilitzat per la bateria d'àcid de plom té una relació d'aigua : àcid = 3:1.
La bateria d'emmagatzematge d'àcid de plom es forma enmergant la placa de peroxide de plom i la placa de plom esponjós en àcid sulfúric diluït. Es connecta una càrrega externament entre aquestes plaques. En l'àcid sulfúric diluït, les molècules de l'àcid es divideixen en ions d'hidrogen positius (H+) i ions de sulfate negatius (SO4 − −). Quan els ions d'hidrogen arriben a la placa PbO2, reben electrons d'ella i es converteixen en àtoms d'hidrogen àtom que ataquen de nou el PbO2 i formen PbO i H2O (aigua). Aquest PbO reacciona amb H2 SO4 i forma PbSO4 i H2O (aigua).
Els ions SO4 − − es mouen lliurement en la solució, així que alguns d'ells arribaran a la placa de plom pur on donaran els seus electrons extra i es convertiran en radicals SO4. Com que el radical SO4 no pot existir sol, atacarà el Pb i formarà PbSO4.
Com que els ions H+ agafen electrons de la placa PbO2 i els ions SO4 − − donen electrons a la placa Pb, hi haurà una desigualtat d'electrons entre aquestes dues plaques. Per tant, hi haurà un flux de corrent a través de la càrrega externa entre aquestes plaques per equilibrar aquesta desigualtat d'electrons. Aquest procés s'anomena descàrrega de la bateria d'àcid de plom.
El sulfat de plom (PbSO4) és de color blanc esverdenc. Durant la descàrrega,
Ambdues plaques estan cobertes amb PbSO4.
La densitat específica de la solució d'àcid sulfúric disminueix degut a la formació d'aigua durant la reacció a la placa PbO2.
Com a resultat, la velocitat de la reacció disminueix, el que implica que la diferència de potencial entre les plaques disminueix durant el procés de descàrrega.
Ara desconectarem la càrrega i connectarem la placa coberta de PbSO4 amb PbO2 amb el terminal positiu d'una font DC externa i la placa coberta de PbO2 amb Pb amb el terminal negatiu d'aquesta font DC. Durant la descàrrega, la densitat de l'àcid sulfúric disminueix, però encara hi ha àcid sulfúric en la solució. Aquest àcid sulfúric també roman com H+ i SO4− − ions en la solució. Els ions d'hidrogen (cati) carregats positivament, es mouen cap a l'electrode (càtode) connectada amb el terminal negatiu de la font DC. Aquí, cada ion H+ pren un electró d'aquesta i es converteix en àtom d'hidrogen. Aquests àtoms d'hidrogen llavors ataquen el PbSO4 i formen plom i àcid sulfúric.
Els ions SO
