Эксплуатация кислотных и щелочных аккумуляторов

6.5.1. Устройство и принцип действия кислотного аккумуляторного элемента.

Электролитическая диссоциация – это распад молекул серной кислоты под действием молекул воды. H₂ЅO₄ 2Н⁺ + ЅO₄^{− −}, в результате в воде образуются ионы независимо, есть ли в растворе пластины. В целом раствор электрически нейтральный. Если этот раствор - электролит, залить в конструкцию, состоящую из набора положительных и отрицательных пластин, разделенных секторами и помещенных в эбонитовую емкость, закрытую крышкой с выводами положительных пластин и отрицательных пластин, получим элемент положительного аккумулятора.

Образование ионов в электролите

В результате взаимодействия электролита с атомами свинца отрицательной пластины некоторое количество атомов свинца ионизируется. При этом двухзарядные положительные ионы свинца переходят в электролит, а на поверхности отрицательной пластины от каждого атома свинца остается по два электрона, поэтому отрицательная пластина заряжена отрицательно относительно электролита. В результате взаимодействия активного вещества пластины с электролитом на обеих пластинах образуются электрические заряды.

Рис.6.5. Устройство кислотного аккумулятора

На положительной - четырехзарядные ионы свинца, на отрицательной - электроны.

Такое состояние элемента может находиться теоретически сколь угодно долго, пока не будет замкнута цепь на потребитель электроэнергии. Как только замкнем цепь электроны с отрицательной пластины перемещаются к положительной пластине по внешней цепи. Каждый атом свинца отрицательной пластины отдает два электрона. Они переходят на положительную пластину и соединяются с (Pb++++), образуя ион свинца (Pb++) двухзарядный, который соединяясь с положительным остатком ЅO₄^{¯ ¯} образует молекулу сульфата свинца (PbЅO₄). Так как растворимость сульфата мала, то раствор становится перенасыщенным и сульфат выпадает на (+) пластине в виде кристаллов, одновременно около положительной пластины образуются молекулы воды PbO₂ + 4Н + ЅO₄^{¯ ¯}+2е- → PbЅO₄+2Н₂О

На отрицательной пластине Pb⁺⁺ + ЅO₄^{¯ ¯}−2е- → PbЅO₄

Двуокись свинца	До разряда	разряд	После разряда
PbO2 + Pb + 2Н2ЅO4	→	Pb ЅO4 + Pb ЅO4 + 2Н2O
+	−	Электролит и вода	←	+	−	вода и электролит
Пл.	Пл.	Пл.	Пл.
	заряд
После разряда	До разряда

Каждый элемент обладает емкостью в АЧ. Это количество электричества, отдаваемого элементом до конечного разряда 1,8В. Емкость зависит от количества активных веществ. При прохождении количества электричества, равному одному фарадею на образование сульфата свинца у отрицательной пластины будет израсходовано 103,6 гр свинца. 1Фарадей-26,8 А.Ч. атомный и молекулярный вес свинца равен 207,21 а в реакции у отрицательных пластин участвуют два электрона, то грамм эквивалент свинца равен

а при отдаче 1 А.Ч. в 26,8 раза свинца будет меньше, т.е.3,6 г.

Таким же образом можно найти, что при отдаче 1 А.Ч. из положительной пластины на образование сульфата свинца будет израсходовано 4,46 г двуокиси свинца, а в электролите из 3,66 г образуется 0,672 г воды.

Номинальное напряжение 1 элемента составляет 2,1 В рабочее напряжение в начале разряда быстро достигает 2 В, затем постепенно снижается до конечного = 1,8 В. Если продолжать разряд, оно дойдет до 0.

6.5.2. Общие правила эксплуатации кислотных аккумуляторных батарей