Kurşun Asit Pilinin Çalışması | Kurşun Asit İkincil Depolama Pilini

Alan: Temel Elektrik

China

Kurşun Asit Pilinin Çalışması

Depolama pil veya ikincil pil, elektrik enerjisinin kimyasal enerji olarak depolanabileceği ve bu kimyasal enerjinin gerektiğinde elektrik enerjisine dönüştürülebileceği bir pil türüdür. Dış elektrik kaynağı uygulanarak elektrik enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesi, pilin şarj edilmesi olarak bilinir. Kimyasal enerjinin dış yük için elektrik enerjisine dönüştürülmesi ise ikincil pillerin boşaltılması olarak adlandırılır.
Şarj sırasında pil şarjı, akım pil içinden geçirilir ve bu işlem pilin içinde bazı kimyasal değişikliklere neden olur. Bu kimyasal değişiklikler oluşurken enerjiyi emer.

Pil dış yük ile bağlantılı olduğunda, kimyasal değişiklikler ters yönde gerçekleşir ve bu süreçte emilen enerji elektrik enerjisi olarak serbest bırakılır ve yüküne beslenir.
Şimdi kurşun asit pilinin çalışma prensibini anlamaya çalışacağız ve bunun için önce yaygın olarak depolama pil veya ikincil pil olarak kullanılan kurşun asit pilini tartışacağız.

Kurşun Asit Depolama Pili Hücreleri İçin Kullanılan Malzemeler

Bir kurşun asit pili oluşturmak için gereken ana aktif malzemeler

Kurşun peroksit (PbO2).
Spons kurşun (Pb)
Dilue sülfürik asit (H2SO4).

Kurşun Peroksit (PbO2)

Pozitif plaka kurşun peroksitten yapılmıştır. Bu, koyu kahverengi, sert ve çökelik bir maddedir.

Küçük Yastıklı Kurşun (Pb)

Negatif plaka, yumuşak yastıklı haldeki saf kurşundan yapılmıştır.

Dalga Sodyum Sülfürik Asit (H2SO4)

Dalga sodyum sülfürik asit, kurşun asit pil için su : asit = 3:1 oranında kullanılır.

Kurşun asit depolama bataryası, kurşun peroksit plakasını ve yastıklı kurşun plakasını dalga sodyum sülfürik asitte batırarak oluşturulur. Bu plakalar arasında dışarıdan bir yük bağlanır. Dalga sodyum sülfürik asitte asit molekülleri pozitif hidrojen iyonları (H+) ve negatif sülfat iyonları (SO4 − −) olarak bölünür. Hidrojen iyonları PbO2 plakasına ulaştığında, bu plakadan elektron alır ve hidrojen atomu haline gelir, tekrar PbO2 ile reaksiyona girerek PbO ve H2O (su) oluşturur. Bu PbO, H2 SO4 ile reaksiyona girerek PbSO4 ve H2O (su) oluşturur.

SO4 − − iyonları çözeltide serbestçe hareket ediyor, bu nedenle bazıları saf kurşun plakasına ulaşacak ve burada fazladan elektronlarını vererek radikal SO4 haline dönüşecek. Radikal SO4 tek başına var olamayacağından, kurşuna saldıracak ve PbSO4 oluşturacak.
H+ iyonları, PbO2 plakasından elektron alırken ve SO4 − − iyonları kurşun plakasına elektron verdiğinde, bu iki plaka arasında elektron eşitsizliği oluşur. Bu nedenle, bu elektron eşitsizliğini dengelemek için bu iki plaka arasında dış yük aracılığıyla bir akım akışı olacaktır. Bu süreç, kurşun asit pilinin boşalması olarak adlandırılır.
Kurşun sülfat (PbSO4) beyaz renklidir. Boşalma sırasında,

Her iki plaka da PbSO4 ile kaplıdır.
Sülfürik asit çözeltisinin özgül ağırlığı, PbO2 plakasında reaksiyon sonucu su oluşumundan düşer.
Sonuç olarak, reaksiyon hızı düşer, bu da plakalar arasındaki potansiyel farkın boşalma süreci boyunca azaldığını gösterir.

Şimdi yükü çıkarıp, PbSO4 ile kaplı PbO2 plakasını dış DC kaynağının pozitif terminaliyle, PbO2 ile kaplı kurşun plakasını ise negatif terminaliyle bağlayacağız. Boşalma sırasında, sülfürik asitin yoğunluğu düşer, ancak çözeltide hala sülfürik asit bulunmaktadır. Bu sülfürik asit, çözeltide H+ ve SO4− − iyonları olarak kalır. Pozitif yüklü hidrojen iyonları (katyon), DC kaynağının negatif terminaliyle bağlantılı olan elektrot (katot) doğru hareket eder. Her H+ iyonu, buradan bir elektron alır ve hidrojen atomu haline gelir. Bu hidrojen atomları daha sonra PbSO4'e saldırayarak kurşun ve sülfürik asit oluşturur.

SO4− − iyonları (anyonlar), doğru akım kaynağının pozitif ucuna bağlı olan anoda doğru hareket ederler ve burada fazladan elektronlarını bırakarak radikal SO4 haline gelirler. Bu radikal SO4 tek başına var olamaz ve bu yüzden anottaki PbSO4 ile tepkimeye girerek kurşun peroksit (PbO2) ve sülfürik asit (H2SO4) oluşturur.