Čo je to olovená batéria?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

Olovená batéria je nabíjateľná batéria, ktorá hrá úlohu olova a kyseliny sírovej. Olovo je ponorené do kyseliny sírovej, aby sa umožnili kontrolované chemické reakcie.

Táto chemická reakcia je príčinou generovania energie batérie. Reakcia sa potom obráti, aby sa batéria nabila.

Materiály pre olovené akumulátory

Hlavné aktívne materiály potrebné na konštrukciu olovených batérií sú:

Peroxid olovnatý (PbO2): tmavohnedý, tvrdý a krehký materiál, tvoriaci pozitívnu platňu.

Špongiové olovo (Pb): Čisté olovo v podmienkach mäkkej špongie tvorí negatívnu platňu.

Zriedená kyselina sírová (H2SO4): silná kyselina a dobrý elektrolyt. Je vysoko ionizovaný a väčšina tepla uvoľneného počas riedenia pochádza z hydratácie vodíkových iónov. Pre olovené batérie s vodou: kyselina=3:1.

Ako fungujú olovené batérie?

Olovená batéria je vyrobená z elektródovej dosky z peroxidu olova a elektródovej dosky zo špongie ponorenej v zriedenej kyseline sírovej. Medzi týmito doskami je externe pripojený prúd. V zriedenej kyseline sírovej sa molekuly kyseliny delia na kladné vodíkové ióny (H plus ) a záporné síranové ióny (SO4 --). Keď sa dostane na platňu PbO2, vodíkové ióny odtiaľ prijímajú elektróny a stávajú sa atómami vodíka, pričom opäť napadajú PbO2 a vytvárajú PbO a H2O (vodu). Tento PbO reaguje s H2SO4 za vzniku PbSO4 a H2O (voda).

SO4 - ióny (anióny) sa presúvajú k elektróde (anóde) pripojenej ku kladnému pólu napájacieho zdroja jednosmerného prúdu, kde sa vzdajú prebytočných elektrónov a stanú sa voľnými radikálmi SO4. Tento radikál S04 nemôže existovať samostatne; Preto reaguje s PbSO4 anódy za vzniku peroxidu olova (PbO2) a kyseliny sírovej (H2SO4).

Keď je batéria nabitá

Nabíjanie je proces reverznej elektrochemickej reakcie. Premieňa elektrickú energiu z nabíjačky na chemickú energiu v batérii. Batéria však neukladá energiu. Zachováva chemickú energiu potrebnú na výrobu elektriny.

Ak je napätie nabíjačky vyššie ako napätie batérie, nabíjačka batérie obráti prúd. Nabíjačka generuje príliš veľa elektrónov na zápornej platni a kladné vodíkové ióny sú k nim priťahované. Vodík reaguje so síranom olovnatým za vzniku kyseliny sírovej a olova. Keď väčšina síranu zmizne, vodík stúpa zo zápornej platne. Kyslík vo vode reaguje so síranom olovnatým na kladnej platni, aby sa z nej opäť stal oxid olovnatý. Keď sa reakcia blíži ku koncu, z kladnej platne stúpajú bublinky kyslíka. Toto sa nazýva krvácanie.

Samovybíjanie

Zlou vlastnosťou olovených batérií je, že sa samy vybíjajú, aj keď sa nepoužívajú. Všeobecné pravidlo je jedno percento samovybíjania za deň. Rýchlosť sa zvyšuje pri vysokej teplote a klesá pri nízkej teplote.

Výmena elektrolytu v olovenej batérii po nabití a vybití

Keď sa olovená batéria vybije, kyselina sírová v elektrolyte sa zníži, obsah vody sa zvýši a merná hmotnosť roztoku sa zníži.

Keď je olovená batéria nabitá, kyselina sírová v elektrolyte neustále rastie, voda postupne klesá a špecifická hmotnosť roztoku sa zvyšuje.

V skutočnosti zmena špecifickej hmotnosti elektrolytu určuje stav nabitia olovenej batérie. Preto je dôležité dôsledne zalievať batériu, aby ste z nej vyťažili maximum.