Реклама

Календарь записей
Февраль 2013
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Апр    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728  

Заряд аккумулятора от внешнего источника тока

Совершенно очевидно, что электрическая энергия электродных потенциалов, первоначально полученная в аккумуляторе за счет его заливки электролитом, рано или поздно истощится. Это может произойти как от работы аккумулятора на полезную нагрузку, так и от длительного его хранения за счет саморазряда. В этом смысле аккумуляторы ничем не отличаются от одноразовых гальванических элементов, которые относят к химическим источникам тока (ХИТ) первого рода.Однако, электрохимическая система[-Pb][H2S04 + Н20][+РЬ02] аккумулятора обладает свойствами восстановления химических реагентов под воздействием обратного тока от внешнего источника электрической энергии. При этом внешняя электрическая энергия превращается в потенциальную химическую энергию восстановленных реагентов. Химические источники тока, обладающие свойстаом вновь заряжаться от внешнего зарядного устройства, относятся к ХИТ второго рода. В таких источниках имеет место не накопление электрической энергии в виде энергии зарядов в конденсаторе, а аккумуляция, т.е. обратное со-’ бирание в элементах электрохимической системы химически активных реагентов, ранее растраченных на токообразование в прямом направлении.На отрицательной пластине РЬ обратное электрохимическое преобразование при заряде аккумулятора протекает по следующей закономерности:PbS04 + Н20 -» H2S04 + РЬ + 04-,а на положительной пластине РЬ02:PbS04 + 2Н20 -» H2S04 + РЬ02 + 2Н4-.Стрелки вниз (-1) указывают на перемещение реагентов в электролите.Данные химические реакции протекают под воздействием внешнего электрического тока от зарядного устройства, что вначале приводит к разложению сульфата свинца на ионы:PbS04 + Н20 -» Pb2+ + S042_ + Н20 — на отрицательной пластине;PbS04 + 2Н20 -» Pb2+ + S042″ + 2Н20 — на положительной пластине.Далее на отрицательной пластине двухвалентный свинец нейтрализуется поступившими от зарядного устройства электронами и происходит восстановление губчатого свинца: РЬ2+ + 2е = РЬ. Одновременно образуется серная кислота и отрицательный ион О2″ кислорода: Н20 + S042~ = H2S04 + О2″.На положительной пластине при избытке воды двухвалентный ион свинца отдает два электрона во внешнюю цепь (зарядному устройству) и доокисляет-ся до четырехвалентного иона РЬ4+, который вступает в реакцию с водой и соединяется с двумя ионами атомарного кислорода 202~, за счет чего восстанавливается активная масса положительной пластины:РЬ4+ + 2Н20 = РЬ02 + 4Н+.Здесь так же образуется серная кислота в электролите и два иона водорода:4Н+ + S042~ -» H2S04 + 2H+.Ионизированные атомы кислорода, образовавшиеся у отрицательной пластины, и ионизированные атомы водорода, образовавшиеся у положительной пластины, в современных необслуживаемых аккумуляторах перемещаются в электролите в противоположных направлениях: отрицательные ионы О2- кислорода к положительной пластине +РЬ02, а положительные ионы Н+ водорода — к отрицательной пластине -РЬ. На положительных пластинах отрицательные ионы кислорода отдают электроны и переходят в атомарный кислород: О2- – 2е = О. На отрицательных пластинах положительные ионы водорода нейтрализуются свободными электронами 2Н+ + 2е = Н2, что приводит к «дефициту» электронов на отрицательном электроде, и как следствие — к постепенному уменьшению тока заряда. Далее на пластинах происходит накопление ионов до тех пор, пока созданный ими дополнительный электродный потенциал не повысит напряжение на клеммах аккумулятора до запорного значения U3 = 2,5…2,7 В. При этом внутреннее сопротивление аккумулятора резко возрастет, а ток заряда практически прекратится. Наступает состояние полного заряда (полного восстановления активных реагентов) аккумулятора. После этого вся энергия электрического тока от зарядного устройства начнет затрачиваться только на разложение воды на водород и кислород: Н20 -> 2Н + О. В прежних конструкциях аккумуляторов в конце заряда имело место интенсивное газовыделение, что являлось признаком окончания процесса заряда. В современных необслуживаемых и монолитных аккумуляторах газовыделение не происходит, так как наступает эффект запирания зарядного тока в начале газовыделения.Общее токообразующее уравнение химических превращений в аккумуляторе при его заряде примет вид:2PbS04 + [ЗН20 + H2S04] (заряд) -»Pb02 + Pb+ [3H2S04 + H20]. (2.7)Из выражения 2.7 видно, что в процессе заряда аккумулятора восстанавливаются не только реагенты, но и увеличивается концентрация серной кислоты: в электролите свободных молекул воды становится меньше, а молекул серной кислоты больше. Ясно, что при этом увеличивается плотность электролита, которая может служить мерой заряженности аккумулятора.

Статьи по теме:

  • Электрохимические процессы в аккумуляторе 21.04.2010
    (Электрохимическую систему [-Pb][H2S04 + Н20][+РЬ02] свинцово-кислотного аккумулятора конструктивно можно представить в виде двух электродных пластин +РЬ02 и -РЬ, опущенных...)
  • Отрицательные пластины 27.04.2010
    (На отрицательной пластине (на восстановителе) имеет место электролитическое растворение свинца, при котором губчатый свинец окисляется до четырехвалентного иона РЬ4+....)
  • Первичный разряд аккумулятора 24.04.2010
    (В каждом аккумуляторе полностью заряженной батареи еще до подключения ее к внешней нагрузке на положительных электродах сосредоточено значительное количество...)
  • Обратимость процессов в аккумуляторе 16.03.2010
    (Токообразующее уравнение 2.7 показывает, что свинцово-кислотный аккумулятор при заряде не накапливает электрическую энергию, а преобразует ее в число молекул...)
  • Электродвижущая сила аккумулятора 24.03.2010
    (Электродвижущая сила Еа является основным параметром свинцово-кислотного аккумулятора. Она определяется активностью химических реагентов (РЬ, РЬ02, H2S04, H20), входящих в...)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться для отправки комментария.

Поиск по блогу