铅酸蓄电池的简单介绍

以前在做化学实验的时候,比如炼金或炼丹时,会有一些新发现,其中某些会有科学借鉴意义。经过前人的实践,中国有了火药、造纸、指南针和活字印刷的发明。而在生产生活中,建筑用石灰是碱性溶液,苏打水和小苏打水也是碱性溶液。食醋是酸性溶液。这些都曾经是发展和创新的素材。

在化学反应中,伴随有电学现象,因为电子迁移而形成化学键,原子核和电子之间的电势(电压)逐渐引起人们的注意。化学反应(氧化还原)过程中会有电子迁移形成的电压,做化学试验会发现这个现象,并开始研制化学电池,比如铅酸蓄电池。

现在学习应用最广泛的铅酸蓄电池,它是有法国人普兰特于年发明,而元素周期表是俄国化学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫  (DmitriMendeleev)于年总结发表。从时间来看,铅酸蓄电池大概早了十年。金属铅在周期表中的位置:碳硅锗锡铅(恰好是半导体那一族)。

金属活性顺序表中,金属铅后就是氢元素:

钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、(氢、铜、汞、银、铂、金)。

铅酸蓄电池中:

1:正极为二氧化铅PbO?(棕红色/褐色),负极为海绵状铅Pb(深灰色),

2:电解质为硫酸水溶液,

3:隔板(隔膜)为橡胶或塑料,

4:壳体硬橡胶、工程塑料、玻璃钢等材料制成。

具体而言:

1:酸蓄电池的极板,比如海洋石油工程上使用酸蓄电池的极板,采用铅锑合金制成栅格,栅格中压入活性物质。正极板的活性物质是二氧化铅(PbO2),负极板的活性物质是海绵状纯铅。

为了增大容量,蓄电池正极板和负极板都制成好多片,分别并列在一起,接成两组,构成蓄电池的正极和负极。每一组正负极板所组成的单电池的电压约有2V左右,在实际应用时常将3个或6个相同的单电池串接起来成为一组(6V或者12V)。型号(VAh,VAh,VAh,VAh其中电压为12V的倍数。)

蓄电池负极板总比正极板多一块,每块正极板夹在两块负极板当中,使正极板两面都起化学反应,产生同样的膨胀和收缩,减少极板弯曲的机会,从而延长了极板使用寿命,因为负极板在充放电过程中伸缩现象较正极板少得多,制造时也较正极板薄一些,最外侧的两块负极板只有一面与正极起化学作用,因此其厚度就比中间的负极板还要薄。

2:电解液的调整与补充

蓄电池在充电过程中,因产生气体使电解液中的水分减少而液面有所降低。硫酸虽然也有少许的飞溅,但损失极少,故补充液面至原来高度时,只许加水,不可加酸。若充电完毕后电解液密度低于原来值,应按厂方的要求,可补加密度1.35~1.40的稀硫酸来调整,若密度高于原来值,可加蒸馏水来调整。

调整电解液密度的工作应在正常充电后进行。然后再用普通充电电流的一半,再充电30分钟或1小时,以便使电解液混合均匀,若测得密度仍有差别则应按以上方法反复进行直到蓄电池的密度达到规定为止。

3:隔板的作用是使蓄电池的正、负极板互相绝缘,可用木板、硬橡皮、塑料等制成。为了使电解液能自由地流通,隔板的构造应是多孔的,但是不能使脱落的活性物质经过隔板而与相邻极板接触。

充电:铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,

  PbSO4+2H2O+PbSO4=PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)

必须在通电条件下的化学反应:

(硫酸铅)(水)(硫酸铅)第一个硫酸铅中铅的化合价升高,被氧化形成二氧化铅PbO?(棕红色/褐色),正电荷流入正极,正极的正高压“拉走”了电子而“强氧化”作用。;

第二个硫酸铅中铅的化合价降低,被还原形成Pb海绵状(深灰色),负电荷流入负极。

充电过程中,铅酸蓄电池的电解液“  越充越酸”。充电时接入的外界电压提升了氧化度形成PbO?(  +4“强氧化”  )。同时,“越充越酸”充电之后酸性增强,导电性也增强了,蓄势待发。

放电:则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:

(阳极)(电解液)(阴极)

PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)

(二氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)

PbO2中Pb的化合价降低,被还原,负电荷流动;海绵状铅中Pb的化合价升高,正电荷流动。

(PbSO4微溶于水,可以做白色颜料)

正极,二氧化铅与硫酸反应(想象金属在酸中“除锈”的化学反应)。

负极,铅与硫酸反应(金属铅提供电子,输出的电子到外电路中流回)。

充电器将交流电转变成直流电,为二极管整流原理:

二极管的原理和应用

小知识:

交流电中的电线:N零线,L火线。

直流中的接电线:N红/正,L黑/负。

充电器一般采用三阶段充电法,充电时间较长对铅酸蓄电池起到保护作用。




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