Электрохимические реакции в аккумуляторах

Если внешнюю цепь заряженного аккумулятора, появится электрический ток, этом происходят следующие реакции:

у отрицательной пластины:

у положительной пластины:

- заряд электрона(1,591∙10^-19Кл)

Складывая уравнения получаем реакцию разряда в окончательном виде:

При разряде на пластинах и на положительной, и на отрицательной образуется сульфат свинца, который оседает на пластинах в виде кристаллов. Серная кислота расходуется у положительных и отрицательных пластин (при этом у положительных пластин расход кислоты больше, чем у отрицательных).У положительных пластин образуются две молекулы воды. Концентрация электролита при разряде снижается. Если изменить направление тока через аккумулятор, то направление химической реакции изменится на обратное. Начнётся процесс заряда ак.. При заряде сульфат свинца у положит. пластины восстанавливается в перекись свинца и у отрицательной пл. – в металлический свинец. При этом образуется серная кислота и концентрация электролита повышается.

Электродвиж-ая сила и напряжение ак. зависят от множества факторов, из кот-ых важнейшими яв-ся содержание кислоты в электролите, температура, значение тока и его направление, степень заряженности. Связь между ЭДС, напряжением и током:

при разряде: ; при заряде

- обратимая эдс (это эдс идеального ак-ра, в котором устранены все виды потерь).

- эдс поляризации (вызвано побочными химическими и физическими процессами у электродов и в элетролите; она зависит от пористости пластин, тока и температуры).

- ток разряда-заряда и внутреннее сопротивление (его создают каркасы пластин, активное вещество и электролит)

ЭДС аккум-ра: при разряде она меньше обратимой эдс,а при заряде больше.

Энергия отданная ак-ом при разряде, меньше энергии, полученной при заряде.Потеря обусловлена несовершенством химического процесса.

Саморазряд - называется постоянная потеря химической энергии, запасённой в ак., вследствие побочных реакций на пластинах обеих полярностей, вызванных случайными вредными примесями. Наибольшее практическое значение имеет саморазряд, вызванный присутствием в электролите различных соединений металлов, более электроположительных чем свинец (сурьма и др.). Ме выделяются на отрицательных пластинах и образуют со свинцом пластин множество короткозамкнутых элементов. В рез-те реакции образ-я свинцовый сульфат и водород (саморазряд может быть обнаружен по выдел-ю газа у отриц. пластин). На полож-ых саморазряд происходит также вследствие реакции между свинцом основы, перекисью свинца и электролитом, в результате образ-я сульфат свинца. Саморазряд ак. происходит всегда. Он зависит от тем-ры и плотности электролита.Потеря заряда при Т=25⁰С и плотности эл. =1,28 принята за 100%.Потеря емкости новой батареи вследствие саморазряда составляет около 0,3% в сутки (с возрастом батареи самор. увел.). Свинцовый сульфат на пласт. образуется при каждом разряде.Этот сульфат имеет тонкое кристалл-ое строение и легко восстанав. зарядным током в мет-ий свинец и перекись свинца (поэтому сульфатация в этом случае нормальная).Ненормальная сульф-я возникает, если ак. подвергаются чрезмерному разряду,систематически недозаряж-ся или остаются в разряженном состоянии длит-ое время (или работают с высокой плот. и темпер-ой).Сульфат проникает в активное вещ-во и разрушает его (ак. в-во осыпается с пластин).Начинающаяся сульфатация может быть устранена длительным зарядом малым током.

63.. Характеристики разряда в аккумуляторах

В зависимости от разрядного тока характеристика имеет вид:

При увеличении разрядного тока концентрация электролита резко уменьшается около пластин. Если ток разряда небольшой, то концентрация электролита примерно одинаковая у пластин и в самом электролите. В этом случае сульфатация значительно меньше.

Возможен разряд большим током в течение нескольких секунд и до 1 минуты.

U_min=1,75В при кратковременном разряде; Iр=25А

После кратковременного снижения напр. концентрация электролита выравнивается и напр. может подняться до номинального. Если кратковременный режим несколько раз, то в этом случае требуется зарядка.

В процессе эксплуатации появляются “отстающие элементы” (напряжение на каждом элементе будет не одинаковым), в этом случае возможно выполнение уравнительного заряда.

Дата добавления: 2015-08-13