Cách hoạt động của ắc quy chì axit | Ắc quy chì axit thứ cấp
Cách hoạt động của acquy chì axit
Acquy acquy hoặc acquy thứ cấp là loại acquy có thể lưu trữ năng lượng điện dưới dạng năng lượng hóa học và sau đó chuyển đổi năng lượng hóa học này thành năng lượng điện khi cần thiết. Quá trình chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học bằng cách sử dụng nguồn điện ngoài được gọi là sạc acquy. Trong khi đó, quá trình chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện để cung cấp cho tải ngoại vi được gọi là xả acquy thứ cấp.
Trong quá trình sạc acquy, dòng điện đi qua nó gây ra một số thay đổi hóa học bên trong acquy. Những thay đổi hóa học này hấp thụ năng lượng trong quá trình hình thành.
Khi acquy được kết nối với tải ngoại vi, các thay đổi hóa học diễn ra theo hướng ngược lại, trong đó năng lượng đã hấp thụ được giải phóng dưới dạng năng lượng điện và cung cấp cho tải.
Bây giờ chúng ta sẽ cố gắng hiểu nguyên lý cách hoạt động của acquy chì axit và vì vậy chúng ta sẽ trước tiên thảo luận về acquy chì axit, loại acquy rất phổ biến được sử dụng làm acquy dự trữ hoặc acquy thứ cấp.
Những vật liệu được sử dụng cho các tế bào acquy chì axit
Các vật liệu chính cần thiết để xây dựng một acquy chì axit là
Chì peroxide (PbO2).
Chì bọt (Pb)
Axit sulfuric loãng (H2SO4).
Chì peroxide (PbO2)
Đĩa dương được làm từ chì peroxide. Đây là chất màu nâu sẫm, cứng và giòn.
Chì bọt (Pb)
Đĩa âm được làm từ chì tinh khiết ở trạng thái bọt mềm.
Axit sulfuric loãng (H2SO4)
Axit sulfuric loãng được sử dụng cho acquy chì axit có tỷ lệ nước : axit = 3:1.
Acquy chì axit được tạo thành bằng cách nhúng đĩa chì peroxide và đĩa chì bọt vào axit sulfuric loãng. Một tải được kết nối ngoại vi giữa hai đĩa. Trong axit sulfuric loãng, các phân tử axit tách ra thành ion hydro dương (H+) và ion sulfate âm (SO4 − −). Khi ion hydro đến đĩa PbO2, chúng nhận electron từ nó và trở thành nguyên tử hydro, sau đó tấn công PbO2 và tạo thành PbO và H2O (nước). PbO này phản ứng với H2 SO4 và tạo thành PbSO4 và H2O (nước).
Ion SO4 − − di chuyển tự do trong dung dịch, do đó một số trong số chúng sẽ đến đĩa chì tinh khiết, nơi chúng nhường electron dư thừa và trở thành gốc SO4. Do gốc SO4 không thể tồn tại một mình, nó sẽ tấn công Pb và tạo thành PbSO4.
Vì ion H+ lấy electron từ đĩa PbO2 và ion SO4 − − nhường electron cho đĩa Pb, sẽ có sự mất cân đối electron giữa hai đĩa. Do đó, sẽ có dòng điện chảy qua tải ngoại vi giữa hai đĩa để cân bằng sự mất cân đối electron này. Quá trình này được gọi là xả acquy chì axit.
Chì sunfat (PbSO4) có màu trắng. Trong quá trình xả,
Cả hai đĩa đều được phủ bởi PbSO4.
Trọng lượng riêng của dung dịch axit sulfuric giảm do sự hình thành nước trong phản ứng tại đĩa PbO2.
Do đó, tốc độ phản ứng giảm, điều này có nghĩa là hiệu điện thế giữa các đĩa giảm trong quá trình xả.
Bây giờ chúng ta sẽ ngắt tải và kết nối đĩa PbSO4 được phủ bằng PbO2 với cực dương của nguồn DC ngoại vi và đĩa PbO2 được phủ bằng Pb với cực âm của nguồn DC đó. Trong quá trình xả, mật độ axit sulfuric giảm nhưng vẫn còn axit sulfuric tồn tại trong dung dịch. Axit sulfuric này cũng tồn tại dưới dạng ion H+ và SO4− − trong dung dịch. Ion hydrogen (cation) mang điện tích dương, di chuyển đến điện cực (cathode) kết nối với cực âm của nguồn DC. Tại đây, mỗi ion H+ lấy một electron từ đó và trở thành nguyên tử hydro. Các nguyên tử hydro này sau đó tấn công PbSO4 và tạo thành chì và axit sulfuric.
Ion SO4
