蓄电池的工作原理
铅酸蓄电池的工作过程就是充放电的化学反应过程。铅酸蓄电池的基本原理概括如下:
1)正极产生氧气通过隔板穿透到负极,在负极表面发生氧化反应,生成氧化铅。
2)氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅。
3)硫酸铅通过充电又转化成铅。
★1.充电
蓄电池从其他直流电源获得电能的过程叫作充电。在充电时,正、负极板上的硫酸铅会被分解还原成硫酸、铅和氧化铅,同时在负极板上产生氢气,在正极板上产生氧气。电解液中酸的浓度逐渐增加,蓄电池两端的电压上升。当正、负极板上的硫酸铅都被还原成原来的活性物质时,充电就结束了。充电时,正、负极板上生成的氧和氢会在蓄电池内部“氧合”成水回到电解液中。
蓄电池充电的化学反应过程如下:(https://www.daowen.com)
(正极)(电解液)(负极) (正极)(电解液)(负极)
PbSO4+2H2O+PbSO4→PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)
(硫酸铅)(水)(硫酸铅)
★2.放电
蓄电池对外电路输出电能的过程叫作放电。
蓄电池连接外部电路放电时,硫酸会与正、负极板上的活性物质产生反应,生成化合物“硫酸铅”,放电时间越长,硫酸浓度越稀薄,蓄电池里的“液体”越少,蓄电池两端的电压就越低。
蓄电池放电的化学反应过程如下:
(正极)(电解液)(负极) (正极)(电解液)(负极)
PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)
(过氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)
从以上化学反应方程式中可以看出,铅酸蓄电池在充电过程中,正负极硫酸铅在外界充电电流的作用下会还原成二氧化铅和金属铅,蓄电池处于充足电的状态;铅酸蓄电池在放电过程中,正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅与硫酸电解液反应生成硫酸铅,在电化学上把这种反应叫作“双硫酸盐化反应”。在蓄电池放电结束时,正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松的结晶物,活性非常高。正是这种可逆的电化学反应,使蓄电池实现了存储电能和释放电能的功能。