Fonctionnement de la batterie au plomb-acide | Batterie de stockage secondaire au plomb-acide
Fonctionnement de la batterie au plomb-acide
La batterie de stockage ou batterie secondaire est une batterie dans laquelle l'énergie électrique peut être stockée sous forme d'énergie chimique et cette énergie chimique est ensuite convertie en énergie électrique lorsque nécessaire. La conversion de l'énergie électrique en énergie chimique par l'application d'une source électrique externe est connue sous le nom de charge de la batterie. Tandis que la conversion de l'énergie chimique en énergie électrique pour alimenter la charge externe est appelée décharge de la batterie secondaire.
Lors de la charge de la batterie, un courant est passé à travers elle, ce qui provoque certains changements chimiques à l'intérieur de la batterie. Ces changements chimiques absorbent de l'énergie lors de leur formation.
Lorsque la batterie est connectée à la charge externe, les changements chimiques se produisent dans le sens inverse, pendant lesquels l'énergie absorbée est libérée sous forme d'énergie électrique et fournie à la charge.
Maintenant, nous allons essayer de comprendre le principe du fonctionnement de la batterie au plomb-acide et pour cela, nous discuterons d'abord de la batterie au plomb-acide qui est très couramment utilisée comme batterie de stockage ou batterie secondaire.
Matériaux utilisés pour les cellules de batteries au plomb-acide
Les principaux matériaux actifs nécessaires pour construire une batterie au plomb-acide sont
Peroxide de plomb (PbO2).
Plomb en éponge (Pb)
Acide sulfurique dilué (H2SO4).
Peroxide de plomb (PbO2)
La plaque positive est faite de peroxide de plomb. C'est une substance brun foncé, dure et cassante.
Plomb en éponge (Pb)
La plaque négative est faite de plomb pur en condition d'éponge douce.
Acide sulfurique dilué (H2SO4)
L'acide sulfurique dilué utilisé pour la batterie au plomb-acide a un rapport eau : acide = 3:1.
La batterie de stockage au plomb-acide est formée en trempant la plaque de peroxide de plomb et la plaque de plomb en éponge dans de l'acide sulfurique dilué. Une charge est connectée extérieurement entre ces plaques. Dans l'acide sulfurique dilué, les molécules de l'acide se divisent en ions hydrogène positifs (H+) et en ions sulfate négatifs (SO4 − −). Les ions hydrogène, lorsqu'ils atteignent la plaque PbO2, reçoivent des électrons d'elle et deviennent des atomes d'hydrogène qui attaquent à nouveau le PbO2 et forment du PbO et de l'eau (H2O). Ce PbO réagit avec H2 SO4 et forme du PbSO4 et de l'eau (H2O).
Les ions SO4 − − se déplacent librement dans la solution, donc certains d'entre eux atteindront la plaque de plomb pur où ils donneront leurs électrons supplémentaires et deviendront des radicaux SO4. Comme le radical SO4 ne peut pas exister seul, il attaquera le Pb et formera du PbSO4.
Comme les ions H+ prennent des électrons de la plaque PbO2 et les ions SO4 − − donnent des électrons à la plaque Pb, il y aura une inégalité d'électrons entre ces deux plaques. Par conséquent, il y aura un flux de courant à travers la charge externe entre ces plaques pour équilibrer cette inégalité d'électrons. Ce processus est appelé décharge de la batterie au plomb-acide.
Le sulfate de plomb (PbSO4) est de couleur blanchâtre. Pendant la décharge,
Les deux plaques sont recouvertes de PbSO4.
La densité spécifique de la solution d'acide sulfurique diminue en raison de la formation d'eau lors de la réaction à la plaque PbO2.
Par conséquent, le taux de réaction diminue, ce qui signifie que la différence de potentiel entre les plaques diminue pendant le processus de décharge.
Maintenant, nous déconnecterons la charge et connecterons la plaque recouverte de PbSO4 avec PbO2 au terminal positif d'une source DC externe et la plaque de PbO2 recouverte de Pb au terminal négatif de cette source DC. Pendant la décharge, la densité de l'acide sulfurique diminue, mais il reste encore de l'acide sulfurique dans la solution. Cet acide sulfurique reste également sous forme d'ions H+ et SO4− − dans la solution. Les ions hydrogène (cation) étant chargés positivement, se déplacent vers l'électrode (cathode) connectée au terminal négatif de la source DC. Ici, chaque ion H+ prend un électron de celle-ci et devient un atome d'hydrogène. Ces atomes d'hydrogène attaquent ensuite le PbSO4 et forment du plomb et de l'acide sulfurique.
Les ions SO4− − (anions) se déplacent vers l'électrode (anode) connectée au terminal positif de la source DC où ils donneront leurs électrons supplémentaires et deviendront des radicaux SO4. Ce radical SO
