Мета роботи – ознайомлення студентів з основними типами акумуляторів, хімічними процесами, що йдуть на електродах при їх зарядженні та розрядженні.
ВИМОГИ ДО ЗНАНЬ ТА УМІНЬ
Студент повинен знати: - реакції, що мають місце при зарядженні і розрядженні свинцевого та залізно-нікелевого акумуляторів,
- що таке ємність акумуляторів і від чого вона залежить,
- які домішки у електроліті шкодять роботі акумуляторів.
Студент повинен вміти: - зробити аналіз акумуляторної сірчаної кислоти на присутність шкідливих домішок;
- приготувати електроліт певної густини і концентрації,
- зарядити акумулятор,
- визначити ступінь зарядження і розрядження акумулятора.
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
Акумулятори – це прилади, що здатні накопичувати хімічну енергію, яка за необхідністю перетворюється у електричну. Вони є вторинними джерелами електричного струму.
Акумулятори характеризуються оборотністю, тобто після розряду їх можна повернути до вихідного стану, якщо крізь них пропускати електричний струм від зовнішнього джерела струму (зарядження акумулятора).
Найбільш поширеними у техніці є кислотні і лужні акумулятори. Вони є джерелами струму для стартерів двигунів внутрішнього згоряння, надають рух електрокарам, використовуються для аварійного освітлення тощо.
Свинцевий акумулятор (кислотний).
Акумулятор складається з свинцевих гратчастих пластин, заповнених активною масою з оксиду свинцю (РbO). Електролітом є 24-30 % розчин сірчаної кислоти (густина 1,22-1,32 г/см3).
Оксид свинцю взаємодіє з сірчаною кислотою і перетворюється у нерозчинну сіль сульфату свинцю:
PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O
Процес зарядки. При включенні акумулятора у коло постійного струму на катоді і аноді йдуть такі процеси:
(-) анод: Pb+2SO4 + 2H2O - 2ē = Pb+4О2 + 4Н+ + SO4-2 окислення
(+) катод: Pb+2SO4 + 2ē = Pb0 + SO4-2 відновлення
Сумарна реакція, що має місце на катоді і аноді при зарядженні:
2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbО2 + 2Н2SO4
Якщо акумулятор зарядився, а електричний струм продовжувати пропускати, то починається процес електролізу електроліту, тобто розчину сірчаної кислоти: на катоді виділяється водень, а на аноді - кисень. Спостерігається “кипіння” акумулятора.
Слід пам’ятати, що суміш водню з киснем зветься “гримучим газом” і є вибуховонебезпечна; тому у приміщеннях з акумуляторами треба дотримуватися особливої обережності з вогнем.
Процес розрядження. На електродах мають місце такі окисно-відновні процеси:
(-) анод: Pb + SO42- - 2ē = PbSO4 окислення
(+) катод: PbO2 + 2ē + 4 Н+ + SO4-2 = 2PbSO4 + 2Н2О відновлення
Сумарна реакція, що має місце на катоді і аноді під час розрядження:
Pb + PbO2 + 4 Н+ +2SO42- → 2PbSO4 + 2Н2О
З вищезазначених процесів ми бачимо, що зарядження та розрядження акумулятора є взаємозворотними процесами, тому їх можна записати одним рівнянням:
2PbSO4 + 2H2O зарядження Pb + PbО2 + 2Н2SO4
Розрядження
Схема акумулятора.
(-) Pb / Н2SO4 // PbO2 (+)
