Funcionamento da Batería de Ácido-Plomo | Batería de Ácido-Plomo Secundaria de Almacenamento
Funcionamento da batería de chumbo-ácido
A batería de almacenamento batería ou batería secundaria é unha batería na que a enerxía eléctrica pode almacenarse como enerxía química e esta enerxía química converteuse en enerxía eléctrica cando se require. A conversión da enerxía eléctrica en enerxía química aplicando unha fonte eléctrica externa coñécese como carga da batería. Mentres que a conversión da enerxía química en enerxía eléctrica para abastecer a carga externa coñécese como descarga da batería secundaria.
Durante a carga da batería, o corrente pasa a través dela, causando algunhas cambios químicos dentro da batería. Estes cambios químicos absorben enerxía durante a súa formación.
Cando a batería está conectada á carga externa, os cambios químicos ocorren en dirección inversa, durante os cales a enerxía absorbida libérase como enerxía eléctrica e fornécese á carga.
Agora tentaremos entender o principio do funcionamento da batería de chumbo-ácido e para iso discutiremos primeiro sobre a batería de chumbo-ácido, que é moi comúnmente utilizada como batería de almacenamento ou batería secundaria.
Materiais utilizados nas células de batería de chumbo-ácido
Os principais materiais activos necesarios para construír unha batería de chumbo-ácido son
Peroxido de chumbo (PbO2).
Chumbo esponxoso (Pb)
Ácido sulfúrico diluído (H2SO4).
Peroxido de chumbo (PbO2)
A placa positiva está feita de peroxido de chumbo. Este é unha substancia marrón escuro, dura e fráxil.
Chumbo esponxoso (Pb)
A placa negativa está feita de chumbo puro en condición de esponxa suave.
Ácido sulfúrico diluído (H2SO4)
O ácido sulfúrico diluído utilizado para a batería de chumbo-ácido ten unha proporción de auga : ácido = 3:1.
A batería de almacenamento de chumbo-ácido fórmase mergullando a placa de peroxido de chumbo e a placa de chumbo esponxoso en ácido sulfúrico diluído. Conecta-se unha carga externamente entre estas placas. No ácido sulfúrico diluído, as moléculas do ácido divídense en íons de hidróxeno positivos (H+) e íons de sulfato negativos (SO4 − −). Os íons de hidróxeno, cando chegan á placa de PbO2, reciben electróns dela e convértense en átomos de hidróxeno que atacan de novo o PbO2 e forman PbO e H2O (auga). Este PbO reacciona con H2 SO4 e forma PbSO4 e H2O (auga).
Os íons SO4 − − están movendo libremente na solución, polo que algúns deles chegarán á placa de Pb pura onde darán os seus electróns extra e converteranse en radical SO4. Como o radical SO4 non pode existir sozinho, atacará o Pb e formará PbSO4.
Como os íons H+ toman electróns da placa de PbO2 e os íons SO4 − − dan electróns á placa de Pb, haxería unha desigualdade de electróns entre estas dúas placas. Polo tanto, haxería un fluxo de corrente a través da carga externa entre estas placas para equilibrar esta desigualdade de electróns. Este proceso chámase descarga da batería de chumbo-ácido.
O sulfato de chumbo (PbSO4) é de cor branca. Durante a descarga,
Ambas as placas están cubertas con PbSO4.
A densidade específica da solución de ácido sulfúrico diminúe debido á formación de auga durante a reacción na placa de PbO2.
Como resultado, a taxa de reacción diminúe, o que implica que a diferenza de potencial entre as placas diminúe durante o proceso de descarga.
Agora desconectaremos a carga e conectaremos a placa de PbSO4 cuberta con PbO2 co terminal positivo dunha fonte DC externa e a placa de PbO2 cuberta con Pb co terminal negativo desta fonte DC. Durante a descarga, a densidade do ácido sulfúrico diminúe, pero aínda así hai ácido sulfúrico na solución. Este ácido sulfúrico tamén permanece como H+ e SO4− − ions na solución. Os íons de hidróxeno (cation) sendo cargados positivamente, móvense ao electrodo (catodo) conectado co terminal negativo da fonte DC. Aquí cada íon H+ toma un electrón diso e convértese en átomo de hidróxeno. Estes átomos de hidróxeno entón atacan o PbSO4 e forman chumbo e ácido sulfúrico.
Os íons SO4
