Funktion af Blybatteri | Sekundært Lagringsblybatteri

Arbejde af bly-syre-akkumulator

Lageret akkumulator eller sekundær akkumulator er en akkumulator, hvor elektrisk energi kan lagres som kemisk energi, og denne kemiske energi konverteres derefter til elektrisk energi, når det er nødvendigt. Konvertering af elektrisk energi til kemisk energi ved anvendelse af en ekstern elektrisk kilde kaldes opladning af akkumulator. Hvorimod konvertering af kemisk energi til elektrisk energi for at forsyne den eksterne belastning kaldes afladning af sekundær akkumulator.
Under oplading af akkumulator passerer strøm gennem den, hvilket forårsager nogle kemiske ændringer indeni akkumulatoren. Disse kemiske ændringer absorberer energi under deres dannelse.

Når akkumulatoren forbinder med den eksterne belastning, finder de kemiske ændringer sted i omvendt retning, under hvilken den absorberede energi frigives som elektrisk energi og leveres til belastningen.
Nu vil vi forsøge at forstå princippet bag arbejdet af bly-syre-akkumulator og for dette vil vi først diskutere bly-syre-akkumulator, som meget ofte bruges som lageringsakkumulator eller sekundær akkumulator.

Materialer brugt til bly-syre-lageringsakkumulator-celler

De vigtigste aktive materialer, der kræves for at konstruere en bly-syre-akkumulator, er

1. Blyperoksid (PbO2).

2. Svampagtigt bly (Pb)

3. Forråringet svovlsyre (H2SO4).

Blyperoksid (PbO2)

Den positive plade er lavet af blyperoksid. Dette er mørkebrunt, hårdt og skrøbeligt stof.

Svampagtigt bly (Pb)

Den negative plade er lavet af rent bly i blød, svampagtig tilstand.

Forråringet svovlsyre (H2SO4)

Forråringet svovlsyre, der bruges til bly-syre-akkumulator, har et forhold mellem vand : syre = 3:1.

Bly-syre-lageringsakkumulator dannes ved at dyppe blyperoksidpladen og svampagtigt blypladen i forråringet svovlsyre. En belastning forbinder eksternt mellem disse plader. I forråringet svovlsyre splittes syremolekylerne i positive hydrogenioner (H+) og negative sulfat-ioner (SO4 − −). Når hydrogenionerne når PbO2-pladen, modtager de elektroner fra den og bliver til hydrogen atom, som igen angriber PbO2 og dannes PbO og H2O (vand). Dette PbO reagerer med H2 SO4 og danner PbSO4 og H2O (vand).

SO4 − − ioner bevæger sig frit i løsningen, så nogle af dem vil nå frem til den rene Pb-plade, hvor de giver deres ekstra elektroner og bliver til radikal SO4. Da radikalt SO4 ikke kan eksistere alene, vil det angribe Pb og danne PbSO4.
Eftersom H+ ioner tager elektroner fra PbO2-pladen, og SO4 − − ioner giver elektroner til Pb-pladen, vil der være en ulighed i antallet af elektroner mellem disse to plader. Derfor vil der være en strøm, der flyder gennem den eksterne belastning mellem disse plader for at udligne denne ulighed i antallet af elektroner. Denne proces kaldes afladning af bly-syre-akkumulator.
Bly-sulfat (PbSO4) er hvidlig i farve. Under afladning,

1. Både pladerne er dækket med PbSO4.

2. Specifik tyngde af svovlsyre-løsningen falder pga. dannelse af vand under reaktionen ved PbO2-pladen.

3. Som resultat falder reaktionshastigheden, hvilket betyder, at spændingsforskellen mellem pladerne falder under afladningsprocessen.

Nu vil vi afkoble belastningen og forbinder PbSO4, der er dækket med PbO2-pladen, med den positive terminal på en ekstern DC-kilde, og PbO2, der er dækket med Pb-pladen, med den negative terminal på den DC-kilde. Under afladning falder densiteten af svovlsyre, men der findes stadig svovlsyre i løsningen. Dette svovlsyre findes også som H+ og SO4− − ioner i løsningen. Hydrogenioner (katjon) som er positivt ladet, bevæger sig til elektroden (katode), der er forbundet med den negative terminal på DC-kilden. Her tager hver H+ ion en elektron fra den og bliver til et hydrogenatom. Disse hydrogenatomer angriber derefter PbSO4 og danner bly og svovlsyre.