鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生鉛酸蓄電池充電后,正極板二氧化鉛(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)--氫氧化鉛(Pb(OH)4),氫氧根離子在溶液中,鉛離子(Pb4)留在正極板上,故正極板上缺少電子。鉛酸蓄電池充電后,負(fù)極板是鉛(Pb),與電解液中的硫酸(H2SO4)發(fā)生反應(yīng),變成鉛離子(Pb2),鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中,負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子(2e)?梢(jiàn),在未接通外電路時(shí)(電池開(kāi)路),由于化學(xué)作用,正極板上缺少電子,負(fù)極板上多余電子,兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差,這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。
2、鉛酸蓄電池放電過(guò)程的電化反應(yīng)鉛酸蓄電池放電時(shí), 在蓄電池的電位差作用下,負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)入正極板形成電流I。同時(shí)在電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。負(fù)極板上每個(gè)鉛原子放出兩個(gè)電子后,生成的鉛離子(Pb2)與電解液中的硫酸根離子(SO4-2)反應(yīng),在極板上生成難溶的硫酸鉛(PbSO4)。正極板的鉛離子(Pb4)得到來(lái)自負(fù)極的兩個(gè)電子(2e)后,變成二價(jià)鉛離子(Pb2),,與電解液中的硫酸根離子(SO4-2)反應(yīng),在極板上生成難溶的硫酸鉛(PbSO4)。正極板水解出的氧離子(O-2)與電解液中的氫離子(H)反應(yīng),生成穩(wěn)定物質(zhì)水。電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場(chǎng)的作用下分別移向電池的正負(fù)極,在電池內(nèi)部形成電流,整個(gè)回路形成,蓄電池向外持續(xù)放電。放電時(shí)H2SO4濃度不斷下降,正負(fù)極上的硫酸鉛(PbSO4)增加,電池內(nèi)阻增大(硫酸鉛不導(dǎo)電),電解液濃度下降,電池電動(dòng)勢(shì)降低。
3、鉛酸蓄電池充電過(guò)程的電化反應(yīng)充電時(shí),應(yīng)在外接一直流電源(充電極或整流器),使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來(lái)的活性物質(zhì),并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。在正極板上,在外界電流的作用下,硫酸鉛被離解為二價(jià)鉛離子(Pb2)和硫酸根負(fù)離子(SO4-2),由于外電源不斷從正極吸取電子,則正極板附近游離的二價(jià)鉛離子(Pb2)不斷放出兩個(gè)電子來(lái)補(bǔ)充,變成四價(jià)鉛離子(Pb4),并與水繼續(xù)反應(yīng),最終在正極極板上生成二氧化鉛(PbO2)。在負(fù)極板上,在外界電流的作用下,硫酸鉛被離解為二價(jià)鉛離子(Pb2)和硫酸根負(fù)離子(SO4-2),由于負(fù)極不斷從外電源獲得電子,則負(fù)極板附近游離的二價(jià)鉛離子(Pb2)被中和為鉛(Pb),并以絨狀鉛附著在負(fù)極板上。電解液中,正極不斷產(chǎn)生游離的氫離子(H)和硫酸根離子(SO4-2),負(fù)極不斷產(chǎn)生硫酸根離子(SO4-2),在電場(chǎng)的作用下,氫離子向負(fù)極移動(dòng),硫酸根離子向正極移動(dòng),形成電流。充電后期,在外電流的作用下,溶液中還會(huì)發(fā)生水的電解反應(yīng)。
4、鉛酸蓄電池充放電后電解液的變化鉛酸蓄電池放電時(shí),電解液中的硫酸不斷減少,水逐漸增多,溶液比重下降。鉛酸蓄電池充電時(shí),電解液中的硫酸不斷增多,水逐漸減少,溶液比重上升。實(shí)際工作中,可以根據(jù)電解液比重的變化來(lái)判斷鉛酸蓄電池的充電程度。
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
總反應(yīng): PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O
蓄電池的兩組極板插入稀硫酸溶液里發(fā)生化學(xué)變化就產(chǎn)生電壓.極板是在板柵上(或在鉛筋套管中)涂上(或灌入)以氧化鉛為主的粉膏(或鉛粉),再焊接成組.通過(guò)直流電(充電)在正極柵(或鉛筋)上的氧化鉛就變成棕褐色的二氧化鉛(pbo2),也叫過(guò)氧化鉛.
在負(fù)極板柵上的氧化鉛就變成灰色的絨狀鉛(pb),也叫海綿狀鉛,放電時(shí),正負(fù)極板上的活性物質(zhì)都吸收硫酸起了化學(xué)變化,逐漸變成硫酸鉛(pbso4).當(dāng)兩種極板上大部分活性物質(zhì)都變成了同樣的硫酸鉛后,蓄電池的電壓就下降到不能再放電了,蓄電池放完電就應(yīng)及時(shí)充電,使原來(lái)的二氧化鉛和絨狀鉛得到恢復(fù).蓄電池在充放電過(guò)程中,當(dāng)電池通過(guò)一定數(shù)量的電量時(shí),在極板和電解液中便生成及消失一定數(shù)量的物質(zhì),這就說(shuō)明在充放電過(guò)程中,生成和消失的物質(zhì)愈大,其通過(guò)的電量也就愈多,電池的容量也愈大,反之,通過(guò)的電量愈小,電池容量也就愈小.這就是說(shuō)鉛酸蓄電池的容量取決于參加化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)(二氧化鉛、絨狀鉛和硫酸溶液)的數(shù)量.使活性物質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)的數(shù)量增加最有效的方法,是以大極板面積.由于極板面積增大和電解液的接解面積大,電池容量就大,也就增大了電池的體積,所以電池體積愈大,容量也愈大