Автомобильный аккумулятор: Первичный разряд аккумулятора

• В каждом аккумуляторе полностью заряженной батареи еще до подключеияя ее к внешней нагрузке, на положительных электродах сосредоточено значителъное количество четырехвалентных ионов Рb⁴⁺ свинца (см. уравнение 4), а на отрицательных электродах — значительное количество свободных электронов (уравнение 5). В электролите в граничных зонах электродов сосредотачиваются ионы гидроксильных групп ОН^- (у пластин РbO2) и ионы свинца Рb (у пластин Рb). Такое состояние является состоянием устойчивого электрохимического равновесия, и может сохраняться в аккумуляторе достаточно долго. Но как только внешняя электрическая цепь будет замкнута, под действием ЭДС аккумулятора начнется движение свободных электронов через нагрузку от минусовой клеммы аккумулятора к плюсовой, а также свободных ионов внутри аккумулятора через электролит.
• Так возникает электрический ток I_р разряда аккумулятора.
• На положительных электродах под действием излишка приходящих электронов начинается восстановление четырехвалентных ионов свинца до двухвалентного состояния:
  Рb⁴⁺ + 2е^-= Рb²⁺.
• На отрицательных электродах под действием истечения уходящих электронов будет иметь место окисление губчатого свинца:
  Рb — 2е^-= Рb²⁺ .
• Образовавшиеся под действием разрядного тока двухвалентные ионы свинца и на положительных, и на отрицательных пластинах вступают в химическую реакцию сульфатации с ионизированной серной кислотой электролита.
• На положительных пластинах сульфатация протекает в присутствии ионов гидроксильных групп с образованием сернокислого свинца и воды:
  Pb+HSO4^- + ОН ^-> РЬ⁴⁺+Н⁺+S0₄^2-+ ОН^- = PbS0₄+ Рb₂O.
• На отрицательных пластинах аналогичная химическая реакция начинается после того, как на их поверхность поступят свободные ионы ОН^- гидроксилов от положительных пластин, т.е. после возникновения разрядного ионного тока в электролите аккумулятора.
• Таким образом, при разряде и на положительном, и на отрицательном электродах предварительно скапливаются положительные двухватентные ионы Рb свинца, которые затем легко вступают в ковалентные связи с отрицательными двухвалентными ионами кислотного основания S0₄^2-, что и приводит к образованию сульфата свинца:
  Pb⁴⁺+ S0₄^2- -> PbS04.
• Так как электронный ток I_р разряда протекает по внешней электрической цепи под действием установившегося на клеммах АКБ напряжения U_6p = 6 U_ap, то батарея за время t_p разряда совершит работу, равную электрической энергии, отданной АКБ во внешнюю цепь.
• Отдавая энергию, батарея разряжается и ее напряжение U_6p постепенно падает. Однако если падающее во времени значение напряжения U_6p(t) в подинтегральном выражении заменить средним значением F_g за время t_ptp разряда, то при постоянном токе 1рразряда (Ip = const) можно определить энергию разряда батареи: W6p= U_6p I_р t_p = U_бр С_р, где С_р= I_p t_p — разрядная емкость батареи. Интересно отметить, что разряд ная емкость батареи равна разрядной емкости одного отдельно взятого аккумулятора, т.е. Ср = С_ра. Это имеет место потому, что емкость батареи есть токо-временной. а не энергетический показатель, и ток батареи не может быть больше тока, протекающего через один аккумулятор.
• Из сказанного ясно — во время разряда АКБ отдает электрическую энергию во внешнюю цепь и при этом электроды всех ее аккумуляторов «обрастают» сульфатом свинца, а плотность электролитного раствора в аккумуляторных банках падает:
  РЬ + РЬ0₂ + 2H₂SO₄ (разряд) -> 2PbS0₄ + 2Н₂0. (6)
• 
  
  
  
  
  
  Если вам понравился
  наш сайт
  сообщите о нем
  своему другу:
  

  Нравится