汽车用蓄电池的极板材料主要由铅和铅的氧化物构成,故称铅蓄电池(以下简称蓄电池)。蓄电池的作用,一是起动发动机时,向起动机提供强大的起动电流(一般高达200 -600a);二是当发电机的端电压低于蓄电池电压时,向全车用电设备供电;三是当发电机的端电压高于蓄电池电压时,接受发电机的充电,并将电能转变为化学能储存起来;四是当发电机过载时,蓄电池可协助发电机向用电设备供电。
蓄电池主要由蓄电池外壳、极板、隔板、电解液、接线柱、加液盖等组成,如图3-21所示。
蓄电池的工作原理就是电能和化学能的互相转化过程:把外面输入的电能转变为化学能储存在蓄电池内的过程,叫做充电过程;在使用时,再把化学能转变为电能输送到用电设备的过程,叫做放电过程回收旧电池热线18950070107。
如图3-22a所示,将一对正、负极板放人硫酸水溶液中,当外电路接通时,灯泡便会发光,这便是蓄电池的放电过程。在放电过程中,两极板上的活性物质不断和电解液发生化学反应,逐渐由原来的二氧化铅和纯铅变成硫酸铅,电解液中的硫酸逐渐减少,因而密度降低。
如图3-22b所示,把放过电的蓄电池接在直流电源上,则电流就按照和放电时相反的方向通过蓄电池。由于电流的作用,使两极板上的硫酸铅分别还原为二氧化铅和纯铅,电解液中的硫酸增多,密度增大,这便是蓄电池的充电过程。铅酸蓄电池的工作原理
1、铅酸蓄电池电动势的产生回收旧电池热线18950070107
铅酸蓄电池充电后,正极板二氧化铅(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅(Pb(OH)4),氢氧根离子在溶液中,铅离子(Pb4)留在正极板上,故正极板上缺少电子。
铅酸蓄电池充电后,负极板是铅(Pb),与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,变成铅离子(Pb2),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多余的两个电子(2e)。
可见,在未接通外电路时(电池开路),由于化学作用,正极板上缺少电子,负极板上多余电子,如右图所示,两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。
蓄电池
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2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应
铅酸蓄电池放电时, 在蓄电池的电位差作用下,负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。
负极板上每个铅原子放出两个电子后,生成的铅离子(Pb2)与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。
正极板的铅离子(Pb4)得到来自负极的两个电子(2e)后,变成二价铅离子(Pb2),,与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的硫酸铅(PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O-2)与电解液中的氢离子(H)反应,生成稳定物质水。
电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电池向外持续放电。
放电时H2SO4浓度不断下降,正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加,电池电阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。
3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应
充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器),使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。
在正极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)和硫酸根负离子(SO4-2),由于外电源不断从正极吸取电子,则正极板附近游离的二价铅离子(Pb2)不断放出两个电子来补充,变成四价铅离子(Pb4),并与水继续反应,最终在正极极板上生成二氧化铅(PbO2)。
在负极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb2)和硫酸根负离子(SO4-2),由于负极不断从外电源获得电子,则负极板附近游离的二价铅离子(Pb2)被中和为铅(Pb),并以绒状铅附着在负极板上回收旧电池热线18950070107。
电解液中,正极不断产生游离的氢离子(H)和硫酸根离子(SO4-2),负极不断产生硫酸根离子(SO4-2),在电场的作用下,氢离子向负极移动,硫酸根离子向正极移动,形成电流。
充电后期,在外电流的作用下,溶液中还会发生水的电解反应。
总结:蓄电池原理总反应表达式: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O;铅酸蓄电池的工作原理是对铅酸蓄电池电动势的产生、铅酸蓄电池放电过程的电化反应及铅酸蓄电池充电过程的电化反应上,希望本文能对大家的工作有一定的指导作用回收旧电池热线18950070107。