Принцип действия свинцового аккумулятора

Принцип действия кислотно-свинцовых аккумуляторов

Электролит кислотно-свинцового аккумулятора находится в состоянии диссоциации и ассоциации. При этом часть молекул серной кислоты распадается на положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислотного остатка, часть молекул воды — на положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислорода:

В целом раствор остается электрически нейтральным.

Для пояснения процессов, происходящих в аккумуляторе при заряде, представим электрическую систему заряженного аккумулятора в качестве исходной:

При замыкании внешней цепи, в которую включено сопротивление нагрузки R_H (рис. 2.7, а), по ней потечет ток, представляющий собой направленный поток электронов (от отрицательного электрода к положительному). Четырехвалентные ионы свинца положительного электрода, присоединяя по два электрона на внешний энергетический уровень, становятся двухвалентными ионами, вступают в реакцию с отрицательными ионами кислотного остатка электролита и образуют нейтральные молекулы сульфата свинца PbSO₄ (вещества, образовав­шиеся в конце цикла, обведены рамкой).

Во время перемещения электронов с отрицательного электрода по­ложительные ионы свинца будут вступать в реакцию с отрицательными ионами кислотного остатка. Вследствие чего образуются нейтральные молекулы сульфата свинца PbSO₄. Нарушение равновесия, вызванное уменьшением электронов на отрицательном электроде, приводит к образованию новых ионов свинца и появлению новых электронов на электроде.

В результате электрохимической реакции в процессе разряда аккуму­лятора положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислорода у положительного и отрицательного электродов образуют нейтральные молекулы воды Н₂О.

За счет расхода серной кислоты (при образовании сульфата свинца) плотность электролита для аккумуляторов типа С снижается до 1,15.. 1,17 г/см³.

Для заряда аккумулятора (рис. 2.7, 6) его подключают к источнику постоянного тока (зарядному устройству). В цепи будет протекать зарядный ток. От отрицательного полюса зарядного устройства электроны будут перемещаться к отрицательному электроду аккумулятора.

Под воздействием электронов из сульфата свинца на отрицательном электроде будет восстанавливаться губчатый свинец РЬ. Отрицательные ионы кислотного остатка диффундируют в электролит кислотно-свинцового аккумулятора.

На положительном электроде сульфат свинца расщепляется на ионы свинца и ионы кислотного остатка. Положительные ионы свинца, соединяясь с отрицательными ионами кислорода, образуют нейтральные молекулы двуокиси свинца РЬО₂.

Отрицательные ионы кислотного остатка, образовавшиеся в результате электрохимической реакции у положительного и отрицательного электродов, соединяясь с положительными ионами водорода диссоциированных молекул воды, образуют дополнительные молекулы серной кислоты в электролите H₂SO₄. За счет этого плотность электролита к концу заряда в аккумуляторе возрастает (для аккумуляторов типа Сдо 1,2...1,21 г/см³.