鉛酸蓄電池的工作原理

時間：2020-01-05作者：北京旭祥瑞特科技有限公司瀏覽：204

1、鉛酸蓄電池的工作原理

（1）、鉛酸蓄電池充電后，正極板是二氧化鉛（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化鉛與水天生可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)—氫氧化鉛（Pb（OH）4），氫氧根離子在溶液中，鉛離子（Pb）留在正極板上，故正極板上缺少電子。

（2）、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（Pb 2），鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中，負(fù)極板上留下多的兩個電子（2e）。

（3）、可見，在未接通外電路時（電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，福較板上多余電子，如右圖所示，兩較板見就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。

2、鉛酸蓄電池放電過程的電化反應(yīng)

（1）鉛酸蓄電池放電時，在蓄電池的電位差作用下，負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進進正極板形成電流I。同時在電池內(nèi)部進行化學(xué)反應(yīng)。

（2）負(fù)極板上每個鉛原子放出兩個電子后，天生的鉛離子（Pb 2）與電解液中的硫酸根離子（SO4?2）反應(yīng)，在較板上天生難溶的硫酸鉛（PbSO4）。

（3）正極板的鉛離子（Pb 4）得到來自負(fù)極的兩個電子（2e）后，變成二價鉛離子（Pb 2）與電解液中的硫酸根離子（SO42）反應(yīng)，在較板上天生難溶的硫酸鉛（PbSO4）。正極板水解出的氧離子（O2）與電解液中的氫離子（H ）反應(yīng)，天生穩(wěn)定物質(zhì)水。

（4）電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場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，整個回路形成，蓄電池向外持續(xù)放電。

（5）放電時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，電池電動勢降低。

（6）化學(xué)反應(yīng)式為：

正極物質(zhì) 電解液 負(fù)極物質(zhì) 正極生成物 電解液生成物 負(fù)極生成物

PbSO4 ＋ 2H2O ＋ PbSO4 PbO2 ＋ 2H2SO4 ＋ Pb

硫酸鉛 水 硫酸鉛 氧化鉛 硫酸 鉛

3、鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng)

（1）充電時，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負(fù)極板在放電后天生的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來。

（2）在正極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（Pb 2）和硫酸根負(fù)離子(SO4-2)由于外電源不斷從正極吸取電子，則正極板四周游離的二價鉛離子（Pb 2）不斷放出兩個電子來補充，變成四價鉛離子（Pb 4），并與水繼續(xù)反應(yīng)，良好在正極較板上天生二氧化鉛（PbO2）。

（3）在負(fù)極板上，在外界電流的作用下，硫酸鉛被離解為二價鉛離子（Pb 2）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)極板四周游離的二價鉛離子（Pb 2）被中和為鉛（Pb），并以絨狀鉛附在負(fù)極板上。

（4）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），在電場的作用下，氫離子向負(fù)極移動，硫酸根離子向正極移動，形成電流。

（5）充電后期，在外電流的作用下，溶液中還會發(fā)生水的電解反應(yīng)。

（6）化學(xué)反應(yīng)式為：

正極活性物質(zhì) 電解液 負(fù)極活性物質(zhì) 正極生成物 電解液生成物 負(fù)極生成物

PbO2 ＋ 2H2SO4 ＋ Pb PbSO4 ＋ 2H2O ＋ PbSO4

二氧化鉛 稀硫酸 鉛 硫酸鉛 水 硫酸鉛

4、鉛酸蓄電池充放電后電解液的變化

（1）從上面可以看出，鉛蓄電池放電時,電解液中的硫酸不斷減少,水逐漸增多,溶液比重下降。

（2）從上面可以看出,鉛酸蓄電池充電時,電解液中的硫酸不斷增多,水逐漸減少,溶液比重上升。

（3）實際工作中,可以根據(jù)電解液比重的變化來判定鉛酸蓄電池的充電程度。


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