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蓄电池工作原理:
铅酸蓄电池电动势的产生
铅酸蓄电池充电后,正极板二氧化铅(PbO2),在*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*(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。
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*根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的*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*根离子(SO4-2)反应,在极板上生成难溶的*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*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*铅(PbSO4)增加,电池内阻增大(*铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。
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,*铅被离解为二价铅离子(Pb2)和*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,终在正极极板上生成二氧化铅(PbO2)。
在负极板上,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。
电解液中,正极不断产生游离的氢离子(H)和*根离子(SO4-2),负极不断产生*根离子(SO4-2),在电场的作用下,氢离子向负极移动,*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。
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