Ποια είναι η χημεία της επαναφόρτισης μπαταρίας μολύβδου;

Ακολουθεί μια κατανομή της χημείας πίσω από την επαναφόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος:

1. Η αποφορτισμένη κατάσταση:

* θειικό μόλυβδο: Όταν απορρίπτεται μια μπαταρία μολύβδου-οξέος, οι πλάκες μολύβδου τόσο στα θετικά όσο και τα αρνητικά ηλεκτρόδια αντιδρούν με θειικό οξύ (H₂so₄) στο διάλυμα ηλεκτρολύτη. Αυτή η αντίδραση σχηματίζει θειικό μόλυβδο (PBSO₄) και στις δύο πλάκες, μειώνοντας τη συγκέντρωση θειικού οξέος στον ηλεκτρολύτη.

* Μειωμένη τάση: Η συσσώρευση θειικού μολύβδου στα ηλεκτρόδια εμποδίζει τη ροή των ηλεκτρονίων, με αποτέλεσμα την έξοδο χαμηλότερης τάσης από την μπαταρία.

2. Η διαδικασία επαναφόρτισης:

* Εξωτερικό ρεύμα: Η εφαρμογή ενός εξωτερικού ρεύματος (DC) από φορτιστή αντιστρέφει τις χημικές αντιδράσεις που συνέβησαν κατά την εκφόρτιση.

* ηλεκτρόλυση: Ο φορτιστής αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να ρέουν προς την αντίθετη κατεύθυνση, αντιστρέφοντας τις χημικές αντιδράσεις.

* Διακόπτη θειικού μολύβδου: Το θειικό μόλυβδο στη θετική πλάκα αντιδρά με νερό για να σχηματίσει διοξείδιο του μολύβδου (PBO₂) και θειικό οξύ. Το θειικό μόλυβδο στην αρνητική πλάκα αντιδρά με ηλεκτρόνια για να σχηματίσει μόλυβδο (PB) και θειικό οξύ.

* συγκέντρωση ηλεκτρολύτη: Καθώς αναγεννηθεί το θειικό οξύ, η συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη αυξάνεται, αυξάνοντας την τάση της μπαταρίας.

Οι χημικές αντιδράσεις:

εκφόρτωση:

* Θετικό ηλεκτρόδιο: Pbo₂ + h₂so₄ + 2h⁺ + 2e⁻ → pbso₄ + 2h₂o

* αρνητικό ηλεκτρόδιο: PB + H₂SO₄ → PBSO₄ + 2H⁺ + 2E⁻

επαναφόρτιση:

* Θετικό ηλεκτρόδιο: Pbso₄ + 2h₂o → pbo₂ + h₂so₄ + 2h⁺ + 2e⁻

* αρνητικό ηλεκτρόδιο: PBSO₄ + 2H⁺ + 2E⁻ → PB + H₂SO₄

Βασικά σημεία:

* ηλεκτρολύτης: Ο ηλεκτρολύτης θειικού οξέος διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στις χημικές αντιδράσεις, μεταφέροντας ιόντα και διευκολύνοντας τη μεταφορά φορτίου.

* Απώλεια νερού: Κατά τη διάρκεια της φόρτισης, κάποιο νερό χάνεται λόγω της ηλεκτρόλυσης. Ο τακτικός έλεγχος της στάθμης του νερού και η συμπλήρωση της μπαταρίας είναι σημαντικός για τη διατήρηση της απόδοσης.

* υπερφόρτιση: Η υπερφόρτιση μπορεί να οδηγήσει σε ζημιές, όπως η υπερβολική εξέλιξη του αερίου και ενδεχομένως εκρήγνυται η μπαταρία.

Με λίγα λόγια, η επαναφόρτιση μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος περιλαμβάνει την αντιστροφή των χημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται κατά την εκφόρτιση, η διάσπαση του θειικού μολύβδου και η αναζωογόνηση του θειικού οξέος, αποκαθιστώντας τελικά την τάση και την ικανότητα της μπαταρίας.