Funcionamiento de la Batería de Plomo Ácido | Batería de Plomo Ácido de Almacenamiento Secundario
Funcionamiento de la batería de plomo-ácido
La batería de almacenamiento o batería secundaria es un tipo de batería en la que la energía eléctrica se puede almacenar como energía química y esta energía química se convierte en energía eléctrica cuando se requiere. La conversión de la energía eléctrica en energía química mediante la aplicación de una fuente eléctrica externa se conoce como carga de la batería. Mientras que la conversión de la energía química en energía eléctrica para suministrar a la carga externa se conoce como descarga de la batería secundaria.
Durante la carga de la batería, el corriente pasa a través de ella, lo que provoca algunos cambios químicos dentro de la batería. Estos cambios químicos absorben energía durante su formación.
Cuando la batería se conecta a la carga externa, los cambios químicos ocurren en dirección inversa, durante los cuales la energía absorbida se libera como energía eléctrica y se suministra a la carga.
Ahora intentaremos comprender el principio del funcionamiento de la batería de plomo-ácido y, para ello, primero discutiremos sobre la batería de plomo-ácido, que se utiliza muy comúnmente como batería de almacenamiento o batería secundaria.
Materiales utilizados para las celdas de baterías de plomo-ácido
Los materiales activos principales requeridos para construir una batería de plomo-ácido son
Peroxido de plomo (PbO2).
Plomo esponja (Pb)
Ácido sulfúrico diluido (H2SO4).
Peroxido de plomo (PbO2)
La placa positiva está hecha de peróxido de plomo. Esta es una sustancia marrón oscuro, dura y frágil.
Plomo esponja (Pb)
La placa negativa está hecha de plomo puro en estado de esponja.
Ácido sulfúrico diluido (H2SO4)
El ácido sulfúrico diluido utilizado para la batería de plomo-ácido tiene una relación de agua : ácido = 3:1.
La batería de almacenamiento de plomo-ácido se forma sumergiendo la placa de peróxido de plomo y la placa de plomo esponja en ácido sulfúrico diluido. Se conecta una carga externamente entre estas placas. En el ácido sulfúrico diluido, las moléculas del ácido se dividen en iones de hidrógeno positivos (H+) y iones de sulfato negativos (SO4 − −). Los iones de hidrógeno, al llegar a la placa de PbO2, reciben electrones de ella y se convierten en átomos de hidrógeno, que nuevamente atacan el PbO2 y forman PbO y H2O (agua). Este PbO reacciona con H2 SO4 y forma PbSO4 y H2O (agua).
Los iones SO4 − − se mueven libremente en la solución, por lo que algunos de ellos alcanzarán la placa de Pb puro, donde darán sus electrones extra y se convertirán en radicales SO4. Como el radical SO4 no puede existir solo, atacará el Pb y formará PbSO4.
Como los iones H+ toman electrones de la placa de PbO2 y los iones SO4 − − dan electrones a la placa de Pb, habrá una desigualdad de electrones entre estas dos placas. Por lo tanto, habrá un flujo de corriente a través de la carga externa entre estas placas para equilibrar esta desigualdad de electrones. Este proceso se llama descarga de la batería de plomo-ácido.
El sulfato de plomo (PbSO4) es de color blanco. Durante la descarga,
Ambas placas están cubiertas con PbSO4.
La densidad específica de la solución de ácido sulfúrico disminuye debido a la formación de agua durante la reacción en la placa de PbO2.
Como resultado, la tasa de reacción disminuye, lo que implica que la diferencia de potencial entre las placas disminuye durante el proceso de descarga.
Ahora desconectaremos la carga y conectaremos la placa cubierta de PbSO4 con PbO2 con el terminal positivo de una fuente DC externa y la placa de Pb cubierta con PbO2 con el terminal negativo de esa fuente DC. Durante la descarga, la densidad del ácido sulfúrico disminuye, pero aún existe ácido sulfúrico en la solución. Este ácido sulfúrico también permanece como iones H+ y SO4− − en la solución. Los iones de hidrógeno (cationes), siendo cargados positivamente, se mueven hacia el electrodo (cátodo) conectado con el terminal negativo de la fuente DC. Aquí, cada ion H+ toma un electrón de ese electrodo y se convierte en átomo de hidrógeno. Estos átomos de hidrógeno luego atacan el PbSO4 y forman plomo y ácido sulfúrico.
Los iones SO4− − (aniones) se mueven hacia el electrodo (ánodo) conectado con el terminal positivo de la fuente DC, donde cederán sus electrones extra y se convertirán en radicales SO4. Este radical SO4 no puede existir solo, por lo que reacciona con el PbSO4 del ánodo y forma peróxido de plomo (PbO2) y ácido sulfúrico (H2SO
