Funcionamento da Bateria de Chumbo-Ácido | Bateria de Armazenamento Secundário de Chumbo-Ácido
Funcionamento da Bateria de Chumbo-Ácido
A bateria de armazenamento bateria ou bateria secundária é uma bateria onde a energia elétrica pode ser armazenada como energia química e esta energia química é então convertida em energia elétrica conforme necessário. A conversão de energia elétrica em energia química pela aplicação de uma fonte elétrica externa é conhecida como carregamento da bateria. Enquanto a conversão de energia química em energia elétrica para fornecer a carga externa é conhecida como descarga da bateria secundária.
Durante o carregamento da bateria, a corrente passa por ela, causando algumas mudanças químicas internas na bateria. Essas mudanças químicas absorvem energia durante sua formação.
Quando a bateria é conectada à carga externa, as mudanças químicas ocorrem em direção inversa, durante as quais a energia absorvida é liberada como energia elétrica e fornecida à carga.
Agora, tentaremos entender o princípio do funcionamento da bateria de chumbo-ácido e, para isso, discutiremos primeiro a bateria de chumbo-ácido, que é muito comumente usada como bateria de armazenamento ou bateria secundária.
Materiais Usados para Células de Bateria de Chumbo-Ácido de Armazenamento
Os principais materiais ativos necessários para construir uma bateria de chumbo-ácido são
Peroxido de chumbo (PbO2).
Chumbo em esponja (Pb)
Ácido sulfúrico diluído (H2SO4).
Peroxido de Chumbo (PbO2)
A placa positiva é feita de peroxido de chumbo. Esta é uma substância marrom escuro, dura e frágil.
Chumbo em Esponja (Pb)
A placa negativa é feita de chumbo puro em condição de esponja macia.
Ácido Sulfúrico Diluído (H2SO4)
O ácido sulfúrico diluído usado para a bateria de chumbo-ácido tem uma proporção de água : ácido = 3:1.
A bateria de chumbo-ácido de armazenamento é formada mergulhando a placa de peroxido de chumbo e a placa de chumbo em esponja no ácido sulfúrico diluído. Uma carga é conectada externamente entre essas placas. No ácido sulfúrico diluído, as moléculas do ácido se dividem em íons de hidrogênio positivos (H+) e íons de sulfato negativos (SO4 − −). Os íons de hidrogênio, quando chegam à placa de PbO2, recebem elétrons dela e se tornam átomos de hidrogênio, que novamente atacam o PbO2 e formam PbO e H2O (água). Este PbO reage com H2 SO4 e forma PbSO4 e H2O (água).
Os íons SO4 − − estão se movendo livremente na solução, então alguns deles chegarão à placa de Pb puro, onde eles cederão seus elétrons extras e se tornarão radicais SO4. Como o radical SO4 não pode existir sozinho, ele atacará o Pb e formará PbSO4.
Como os íons H+ tomam elétrons da placa de PbO2 e os íons SO4 − − cedem elétrons à placa de Pb, haverá uma desigualdade de elétrons entre essas duas placas. Portanto, haverá um fluxo de corrente através da carga externa entre essas placas para equilibrar essa desigualdade de elétrons. Este processo é chamado de descarga da bateria de chumbo-ácido.
O sulfato de chumbo (PbSO4) é branco. Durante a descarga,
Ambas as placas são cobertas com PbSO4.
A densidade específica da solução de ácido sulfúrico diminui devido à formação de água durante a reação na placa de PbO2.
Como resultado, a taxa de reação diminui, o que implica que a diferença de potencial entre as placas diminui durante o processo de descarga.
Agora, desconectaremos a carga e conectaremos a placa de PbSO4 coberta com PbO2 ao terminal positivo de uma fonte DC externa e a placa de PbO2 coberta com Pb ao terminal negativo dessa fonte DC. Durante a descarga, a densidade do ácido sulfúrico diminui, mas ainda existe ácido sulfúrico na solução. Este ácido sulfúrico também permanece como H+ e SO4− − íons na solução. Íons de hidrogênio (cation) sendo positivamente carregados, se movem para o eletrodo (cátodo) conectado com o terminal negativo da fonte DC. Aqui, cada íon H+ toma um elétron disso e se torna átomo de hidrogênio. Estes átomos de hidrogênio então atacam o PbSO4 e formam chumbo e ácido sulfúrico.
Íons SO4− − (ânions) se movem em direção ao eletrodo (âmodo) conectado com o terminal positivo da fonte DC, onde eles cederão seus elétrons extras e se tornarão radicais SO4. Este radical SO
