مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية
23 Dec 2023
1. توليد القوة الدافعة الكهربائية لبطاريات الرصاص الحمضية
بعد شحن بطارية الرصاص الحمضية، تنتج اللوحة الموجبة لثاني أكسيد الرصاص (PbO2)، تحت تأثير جزيئات الماء في محلول حمض الكبريتيك، كمية صغيرة من ثاني أكسيد الرصاص والماء مواد غير مستقرة قابلة للفصل - هيدروكسيد الرصاص (Pb (OH) 4) في المحلول، تبقى أيونات الهيدروكسيد (Pb4) على اللوحة الموجبة، وبالتالي فإن اللوحة الموجبة تفتقر إلى الإلكترونات بعد شحن بطارية الرصاص الحمضية. اللوحة السالبة هي الرصاص (Pb)، الذي يتفاعل مع حمض الكبريتيك (H2SO4) الموجود في الإلكتروليت ليصبح أيون الرصاص (Pb2)، الذي ينتقل إلى الإلكتروليت، تاركًا إلكترونين إضافيين (2e) على اللوحة السالبة. يمكن ملاحظة أنه عندما تكون الدائرة الخارجية غير متصلة (البطارية مفتوحة)، بسبب التأثير الكيميائي، يكون هناك نقص في الإلكترونات على اللوحة الموجبة، وإلكترونات زائدة على اللوحة السالبة، كما هو موضح في الشكل الموجود على حسنًا، هناك فرق جهد معين بين اللوحين، وهو القوة الدافعة الكهربية للبطارية.
2. التفاعل الكهروكيميائي لعملية تفريغ بطارية الرصاص الحمضية
عندما يتم تفريغ بطارية الرصاص الحمضية، تحت تأثير فرق الجهد للبطارية، تدخل الإلكترونات الموجودة على اللوحة السالبة إلى اللوحة الموجبة من خلال الحمل لتكوين التيار I. وفي الوقت نفسه، تحدث تفاعلات كيميائية داخل البطارية . بعد أن تنبعث كل ذرة رصاص على اللوحة السالبة إلكترونين، يتفاعل أيون الرصاص الناتج (Pb2) مع أيون الكبريتات (SO4-2) في المنحل بالكهرباء لتكوين كبريتات الرصاص غير القابلة للذوبان (PbSO4) على اللوحة. يحصل أيون الرصاص (Pb4) الموجود في اللوحة الموجبة على إلكترونين (2e) من القطب السالب، ويتحول إلى أيون الرصاص ثنائي التكافؤ (Pb2)، الذي يتفاعل مع أيون الكبريتات (SO4-2) الموجود في الإلكتروليت لتكوين الرصاص غير القابل للذوبان. كبريتات (PbSO4) على اللوحة. يتفاعل أيون الأكسجين (0-2) المتحلل من اللوحة الموجبة مع أيون الهيدروجين (H) الموجود في المنحل بالكهرباء لتكوين المادة المستقرة وهي الماء. تنتقل أيونات الكبريتات وأيونات الهيدروجين الموجودة في المنحل بالكهرباء إلى الأطراف الموجبة والسالبة للبطارية على التوالي تحت تأثير المجال الكهربائي، وتشكل تيارًا داخل البطارية، وتشكل الحلقة بأكملها، وتستمر البطارية في التفريغ للخارج. عند التفريغ، يتناقص تركيز H2SO4 بشكل مستمر، ويزداد كبريتات الرصاص (PbSO4) على الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، وتزداد المقاومة الداخلية للبطارية (كبريتات الرصاص غير موصلة)، وينخفض تركيز المنحل بالكهرباء، وتقل القوة الدافعة الكهربائية للبطارية. تنخفض البطارية.
3، عملية شحن بطارية الرصاص الحمضية لشحن التفاعل الكهروكيميائي
يجب توصيل مصدر الطاقة الحالي (عمود الشحن أو المعدل) بالخارج، بحيث يمكن استعادة المواد الناتجة عن اللوحات الإيجابية والسلبية بعد التفريغ إلى المادة النشطة الأصلية ويمكن تحويل الطاقة الكهربائية الخارجية إلى تخزين طاقة كيميائية. على اللوحة الموجبة، تحت تأثير التيار الخارجي، تتفكك كبريتات الرصاص إلى أيون الرصاص ثنائي التكافؤ (Pbz) وأنيون الكبريتات (SO4-2)، لأن مصدر الطاقة الخارجي يستمر في امتصاص الإلكترونات من القطب الموجب، الرصاص ثنائي التكافؤ الحر بالقرب من اللوحة الموجبة (يستمر Pb2 في إطلاق إلكترونين لتكملة أيون الرصاص رباعي التكافؤ (Pb4)، ويستمر في التفاعل مع الماء. وفي النهاية يتكون ثاني أكسيد الرصاص (PbO2) على اللوحة الموجبة. على اللوحة السالبة، تحت التأثير من التيار الخارجي، تنفصل كبريتات الرصاص إلى أيون الرصاص ثنائي التكافؤ (Pbz) وأيون الكبريتات السالب (SO4-2)، لأن القطب السالب يحصل باستمرار على إلكترونات من مصدر الطاقة الخارجي، وهو أيون الرصاص ثنائي التكافؤ الحر (Pb2) بالقرب من اللوحة السالبة. يتم تحييده إلى رصاص (Pb)، ويتم ربطه باللوحة السالبة باستخدام رصاص غامض. في الإلكتروليت، يستمر القطب الموجب في إنتاج أيونات الهيدروجين الحرة (H) وأيونات الكبريتات (SO4-2)، ويستمر القطب السالب في إنتاج أيونات الهيدروجين الحرة (H) وأيونات الكبريتات (SO4-2). إنتاج أيونات الكبريتات (SO4-2). تحت تأثير المجال الكهربائي، تنتقل أيونات الهيدروجين إلى القطب السالب، وأيونات الكبريتات إلى القطب الموجب، لتشكل تيارًا. في المرحلة اللاحقة من الشحن، سيحدث أيضًا تفاعل التحليل الكهربائي للماء في المحلول تحت تأثير التيار الخارجي.
4. تغيير المنحل بالكهرباء بعد شحن وتفريغ بطارية الرصاص الحمضية
يمكن أن نرى مما سبق أنه عند تفريغ بطارية الرصاص الحمضية، يستمر حمض الكبريتيك في المنحل بالكهرباء في الانخفاض، ويزداد الماء تدريجيًا، وتزداد الجاذبية النوعية. من الحل يتناقص. يتبين مما سبق أنه عندما يتم شحن بطارية الرصاص الحمضية، يستمر حمض الكبريتيك في الإلكتروليت في الزيادة، وينخفض الماء تدريجياً، وترتفع الجاذبية النوعية للمحلول. في العمل الفعلي، يمكن الحكم على درجة شحن بطارية الرصاص الحمضية وفقًا لتغير الجاذبية النوعية للكهارل. استخدام وصيانة بطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة في السنوات الأخيرة، مع تعميق التحول ثنائي الشبكة لأنظمة الطاقة، أصبحت إمدادات الطاقة عالية التردد وبطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة والتي يتم تصنيعها عن طريق تحويل تكنولوجيا إمدادات الطاقة تستخدم على نطاق واسع. ومع ذلك، نظرًا لنقص الخبرة في التشغيل، لا تتم صيانة مصدر طاقة التيار المستمر، وخاصة البطارية، بحيث لا يمكن ضمان موثوقية مصدر طاقة التيار المستمر بشكل فعال.