מהי סוללת עופרת חומצה?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

סוללה חומצת עופרת היא סוללה נטענת המשתמשת בעופרת וחומצה גופרתית כדי למלא תפקיד. עופרת טבולה בחומצה גופרתית כדי לאפשר תגובות כימיות מבוקרות.

תגובה כימית זו היא הגורם לייצור חשמל בסוללה. לאחר מכן התגובה מתהפכת כדי לטעון את הסוללה.

חומרים לסוללות עופרת-חומצה

החומרים הפעילים העיקריים הנדרשים לבניית סוללות עופרת הם:

מי חמצן עופרת (PbO2): חומר חום כהה, קשה ושביר, היוצר צלחת חיובית.

עופרת ספוג (Pb): עופרת טהורה במצב של ספוג רך יוצרת את הצלחת השלילית.

חומצה גופרתית מדוללת (H2SO4): חומצה חזקה ואלקטרוליט טוב. הוא מיונן מאוד, ורוב החום המשתחרר במהלך הדילול מגיע מהידרציה של יוני מימן. עבור סוללות חומצת עופרת עם מים: חומצה=3:1.

כיצד פועלות סוללות עופרת-חומצה?

סוללת חומצת עופרת עשויה פלטת אלקטרודת עופרת פרוקסיד ולוחית אלקטרודת עופרת ספוג טבולה בחומצה גופרתית מדוללת. הזרם מחובר חיצונית בין הלוחות הללו. בחומצה גופרתית מדוללת, מולקולות חומצה מתפצלות ליוני מימן חיוביים (H פלוס ) ויוני סולפט שליליים (SO4 --). כאשר הוא מגיע לצלחת PbO2, יוני מימן מקבלים משם אלקטרונים והופכים לאטומי מימן, תוקפים שוב את PbO2 ויוצרים PbO ו- H2O (מים). PbO זה מגיב עם H2SO4 ליצירת PbSO4 ו- H2O (מים).

יוני SO4 - (אניונים) עוברים לאלקטרודה (אנודה) המחוברת לקוטב החיובי של ספק הכוח DC, שם הם יוותרו על עודפי אלקטרונים ויהפכו לרדיקל חופשי SO4. SO4 הרדיקלי הזה לא יכול להתקיים לבד; לכן, הוא מגיב עם PbSO4 של האנודה כדי ליצור פרוקסיד עופרת (PbO2) וחומצה גופרתית (H2SO4).

כאשר הסוללה טעונה

טעינה היא תהליך של היפוך תגובה אלקטרוכימית. הוא ממיר אנרגיה חשמלית מהמטען לאנרגיה כימית בסוללה. עם זאת, הסוללה אינה אוגרת חשמל. הוא שומר על האנרגיה הכימית הדרושה לייצור חשמל.

אם המתח של המטען גבוה מהסוללה, מטען הסוללה יהפוך את הזרם. המטען מייצר יותר מדי אלקטרונים על הלוח השלילי, ויוני מימן חיוביים נמשכים אליהם. מימן מגיב עם עופרת גופרתית ליצירת חומצה גופרתית ועופרת. כאשר רוב הסולפט נעלם, מימן עולה מהלוח השלילי. החמצן במים מגיב עם עופרת גופרתית על הצלחת החיובית כדי לגרום לו להפוך שוב לדו-תחמוצת עופרת. כאשר התגובה עומדת להסתיים, בועות חמצן עולות מהלוח החיובי. זה נקרא דימום.

פריקה עצמית

תכונה גרועה של סוללות עופרת היא שהן מתרוקנות מעצמן, גם כאשר אינן בשימוש. כלל האצבע הוא אחוז פריקה עצמית של אחוז אחד ליום. הקצב עולה בטמפרטורה גבוהה ויורד בטמפרטורה נמוכה.

שינוי האלקטרוליט בסוללת עופרת לאחר טעינה ופריקה

כאשר סוללת העופרת מתרוקנת, החומצה הגופרתית באלקטרוליט יורדת, תכולת המים עולה והמשקל הסגולי של התמיסה יורד.

כאשר סוללת העופרת-חומצה נטענת, החומצה הגופרתית באלקטרוליט עולה ברציפות, המים יורדים בהדרגה, והמשקל הסגולי של התמיסה עולה.

למעשה, השינוי במשקל הסגולי של האלקטרוליט קובע את מצב הטעינה של סוללת עופרת-חומצה. זו הסיבה שחשוב להשקות את הסוללה באופן עקבי כדי להבטיח שתפיקו ממנה את המרב.