ما هي بطارية الرصاص الحمضية؟

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

بطارية الرصاص الحمضية هي بطارية قابلة لإعادة الشحن تستخدم الرصاص وحمض الكبريتيك لتلعب دورًا. يُغمر الرصاص في حمض الكبريتيك للسماح بتفاعلات كيميائية خاضعة للرقابة.

هذا التفاعل الكيميائي هو سبب توليد طاقة البطارية. ثم يتم عكس التفاعل لشحن البطارية.

مواد بطاريات الرصاص الحمضية

المواد الفعالة الرئيسية المطلوبة لبناء بطاريات حمض الرصاص هي:

بيروكسيد الرصاص (PbO2): بني غامق ، مادة صلبة وهشة ، تشكل صفيحة موجبة.

الرصاص الإسفنجي (Pb): يشكل الرصاص النقي تحت حالة الإسفنج الناعم اللوح السلبي.

حمض الكبريتيك المخفف (H2SO4): حمض قوي وإلكتروليت جيد. إنه شديد التأين ، وتأتي معظم الحرارة المنبعثة أثناء التخفيف من ترطيب أيونات الهيدروجين. بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية بالماء: حمض =3: 1.

كيف تعمل بطاريات الرصاص الحمضية؟

بطارية الرصاص الحمضية مصنوعة من لوحة قطب كهربائي بيروكسيد الرصاص ولوحة قطب من الرصاص الإسفنجية مغمورة في حمض الكبريتيك المخفف. التيار متصل خارجيًا بين هذه اللوحات. في حمض الكبريتيك المخفف ، تنقسم جزيئات الحمض إلى أيونات هيدروجين موجبة (H زائد) وأيونات كبريتات سالبة (SO 4 --). عندما تصل إلى صفيحة PbO2 ، تستقبل أيونات الهيدروجين الإلكترونات من هناك وتصبح ذرات هيدروجين ، تهاجم PbO2 مرة أخرى وتشكل PbO و H2O (الماء). يتفاعل هذا PbO مع H2SO4 لتكوين PbSO4 و H2O (الماء).

SO 4 - الأيونات (الأنيونات) تتحرك إلى القطب (الأنود) المتصل بالقطب الموجب لمزود طاقة التيار المستمر ، حيث ستتخلى عن الإلكترونات الزائدة وتصبح الجذور الحرة SO4. لا يمكن أن يوجد هذا SO4 الجذري بمفرده ؛ لذلك ، يتفاعل مع PbSO4 من الأنود لتوليد بيروكسيد الرصاص (PbO2) وحمض الكبريتيك (H2SO4).

عندما يتم شحن البطارية

الشحن هو عملية عكس التفاعل الكهروكيميائي. يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية من الشاحن إلى طاقة كيميائية في البطارية. ومع ذلك ، لا تخزن البطارية الطاقة. يحتفظ بالطاقة الكيميائية اللازمة لتوليد الكهرباء.

إذا كان جهد الشاحن أعلى من البطارية ، فسيقوم شاحن البطارية بعكس التيار. يولد الشاحن عددًا كبيرًا جدًا من الإلكترونات على اللوحة السالبة ، وتنجذب إليها أيونات الهيدروجين الموجبة. يتفاعل الهيدروجين مع كبريتات الرصاص لتوليد حامض الكبريتيك والرصاص. عندما يختفي معظم الكبريتات ، يرتفع الهيدروجين من اللوح السالب. يتفاعل الأكسجين الموجود في الماء مع كبريتات الرصاص الموجودة على اللوحة الموجبة ليجعلها تصبح ثاني أكسيد الرصاص مرة أخرى. عندما يكون التفاعل على وشك الانتهاء ، ترتفع فقاعات الأكسجين من اللوحة الموجبة. وهذا ما يسمى بالنزيف.

التفريغ الذاتي

من السمات السيئة لبطاريات الرصاص الحمضية أنها تقوم بتفريغها من تلقاء نفسها ، حتى عندما لا تكون قيد الاستخدام. القاعدة العامة هي معدل تفريغ ذاتي واحد بالمائة يوميًا. يزيد المعدل عند درجة حرارة عالية وينخفض ​​عند درجة حرارة منخفضة.

تغيير المنحل بالكهرباء في بطارية الرصاص الحمضية بعد الشحن والتفريغ

عندما يتم تفريغ بطارية الرصاص ، ينخفض ​​حمض الكبريتيك في الإلكتروليت ، ويزداد محتوى الماء ، وتقل الجاذبية النوعية للمحلول.

عندما يتم شحن بطارية الرصاص الحمضية ، يزداد حمض الكبريتيك في الإلكتروليت بشكل مستمر ، وينخفض ​​الماء تدريجياً ، وتزداد الثقل النوعي للمحلول.

في الواقع ، يحدد تغيير الجاذبية النوعية للكهارل حالة شحن بطارية الرصاص الحمضية. هذا هو سبب أهمية ري البطارية باستمرار لضمان تحقيق أقصى استفادة منها.