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蓄电池工作原理是什么?蓄电池的基本原理?

作者:电气设备网
文章来源:本站

  蓄电池的工作原理是把化学能转化为电能,蓄电池的正确使用的方法是:

  1、避免长时间把汽车停放在露天停车场,以防蓄电池结冰损坏;

  2、汽车引擎在冬天不易启动,每次发动车的时间不应超过5秒;

  3、要经常充电,每隔一段时间应启动一次汽车,给蓄电池充电;

  4、每隔段时间要清洁一次蓄电池的接线柱,并涂上专用油脂以保护线路;

  5、禁止汽车熄火后使用汽车电器,发动机在不发电的状态下单独使用蓄电池,会对其造成损害。

  1.电动势的建立:正极板上的二氧化铅电离成正四价铅离子和负二价氧离子,铅离子附着在正极板上,氧离子进入电解液,使正极板具有2.0V的正电位;负极板上的纯铅被电离成正二价铅离子和两个电子。铅离子进入电解液,电子留在负极板上,使负极板具有-0.1的负电位。因此,正极板和负极板之间存在2.1V的电位差。

  2.放电过程:在电位差的作用下,电流从正极流出,通过灯泡流回负极,使灯泡发光。正极板上的正四价铅离子与电子结合生成正二价铅离子,进入电解液后与硫酸根离子结合生成硫酸铅(附着在正极板上);在负极板上,正二价铅离子也与硫酸根离子结合生成硫酸铅(附着在负极板上)。

  3.充电过程:充电时,外接DC电源正极接电池正极板,电源负极接电池负极板。当DC电源的电动势高于电池的电动势时,电流将以与放电电流相反的方向流过电池。

  在正极板上,正二价铅离子失去两个电子,变成正四价铅离子,然后与水反应生成二氧化铅,二氧化铅附着在正极板上,电位升高。在负极板上,正二价铅离子得到两个电子,生成一个附着在负极板上的铅分子;正极板和负极板电离的硫酸根离子与水中的氢离子结合生成硫酸。

  蓄电池的工作原理就是化学能与电能的相互转化。当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时,称为放电过程;当蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能储存起来时,称为充电过程。

  电池是由浸渍在电解液中的正极板(二氧化铅Pb02)和负极板(海绵状纯铅Pb)组成的,电解液是硫酸(H2S04)的水溶液。当蓄电池和负载接通放电时,正极板上的Pb02 和负极板上的Pb都变成PbS04,电解液中的H2S04减少,相对密度下降。

  (1)、铅酸蓄电池充电后,正极板是二氧化铅(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化铅与水天生可离解的不稳定物质—氢氧化铅(Pb(OH)4),氢氧根离子在溶液中,铅离子(Pb)留在正极板上,故正极板上缺少电子。

  

蓄电池工作原理是什么?蓄电池的基本原理?

  (2)、铅酸蓄电池充电后,负极板是铅(Pb),与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,变成铅离子(Pb 2),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多的两个电子(2e)。

  (3)、可见,在未接通外电路时(电池开路),由于化学作用,正极板上缺少电子,福极板上多余电子,如右图所示,两极板见就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。

  2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应

  

蓄电池工作原理是什么?蓄电池的基本原理?

  (1)铅酸蓄电池放电时,在蓄电池的电位差作用下,负极板上的电子经负载进进正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。

  (2)负极板上每个铅原子放出两个电子后,天生的铅离子(Pb 2)与电解液中的硫酸根离子(SO4?2)反应,在极板上天生难溶的硫酸铅(PbSO4)。

  (3)正极板的铅离子(Pb 4)得到来自负极的两个电子(2e)后,变成二价铅离子(Pb 2)与电解液中的硫酸根离子(SO4?2)反应,在极板上天生难溶的硫酸铅(PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O?2)与电解液中的氢离子(H )反应,天生稳定物质水。

  (4)电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电池向外持续放电。

  

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  (5)放电时H2SO4浓度不断下降,正负极上的硫酸铅(PbSO4)增加,电池内阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。

  (6)化学反应式为:

  正极物质 电解液 负极物质 正极生成物 电解液生成物 负极生成物

  PbSO4 + 2H2O + PbSO4 PbO2 + 2 + Pb

  硫酸铅 水 硫酸铅 氧化铅 硫酸 铅

  3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应

  (1)充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器),使正、负极板在放电后天生的物质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。

  (2)在正极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb 2)和硫酸根负离子(SO4-2)由于外电源不断从正极吸取电子,则正极板四周游离的二价铅离子(Pb 2)不断放出两个电子来补充,变成四价铅离子(Pb 4),并与水继续反应,终极在正极极板上天生(PbO2)。

  (3)在负极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子(Pb 2)和硫酸根负离子(SO4 ̄2),由于负极不断从外电源获得电子,则负极板四周游离的二价铅离子(Pb 2)被中和为铅(Pb),并以绒状铅附在负极板上。

  (4)电解液中,正极不断产生游离的氢离子(H )和硫酸根离子(SO4 ̄2),负极不断产生硫酸根离子(SO4 ̄2),在电场的作用下,氢离子向负极移动,硫酸根离子向正极移动,形成电流。

  (5)充电后期,在外电流的作用下,溶液中还会发生水的电解反应。

  (6)化学反应式为:

  正极活性物质 电解液 负极活性物质 正极生成物 电解液生成物 负极生成物

  PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4

  

蓄电池工作原理是什么?蓄电池的基本原理?

  二氧化铅 稀硫酸 铅 硫酸铅 水 硫酸铅

  4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化

  (1)从上面可以看出,放电时,电解液中的硫酸不断减少,水逐渐增多,溶液比重下降。

  (2)从上面可以看出,铅酸蓄电池充电时,电解液中的硫酸不断增多,水逐渐减少,溶液比重上升。

  (3)实际工作中,可以根据电解液比重的变化来判定铅酸蓄电池的充电程度。(理士电池)

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