2. 2
Первый действующий образец
1859 г., Гастон Плантэ
(Франция)
Два свинцовых листа,
разделенных
полотняным
сепаратором,
свернутых в спираль и
вставленных в банку с
серной кислотой
4. 4
Токообразующая реакция
Pb + PbO2 + 2HSO4
- + 2H+ = 2PbSO4 + 2H2O
или
Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
Выводы:
1. При разряде расходуется серная кислота.
2. На обоих электродах образуется
малорастворимый сульфат свинца (II).
5. 5
Напряжение разомкнутой цепи
( - ) Pb | H2SO4 | PbO2 (+)
Uр.ц = Е
(совпадает с напряжением
электрохимической системы элемента!)
Е = 2,047 + 2,3(RT/F) lg(aH2SO4/aH2O)
6. 6
Плотность растворов серной
кислоты
r, г/мл а(H2SO4) a(H2O) E, В
1,050 0,0069 0,96 1,922
1,334 118 0,48 2,190
Вывод: Измеряя плотность раствора электролита,
можно судить о степени разряда свинцового
аккумулятора
7. 7
Особенности разряда и заряда
свинцовых аккумуляторов.
1. Пассивация электродов
При малых токах разряда вместо рыхлого,
пористого PbSO4 образуется плотный
мелкокристаллический слой сульфата
свинца – электроды пассивируются.
Для уменьшения пассивации вводят
специальные добавки, адсорбирующиеся
на поверхности свинца и
способствующие росту более крупных
кристаллов PbSO4
8. 8
2. Осыпание активной массы
электродов
Пассивация электродов при разряде может
привести к осыпанию активной массы
электродов при заряде.
Для уменьшения осыпания в активную
массу катода вводят связующие
волокнистые материалы
9. 9
3. Сульфатация электродов
При хранении свинцового аккумулятора в разряженном
состоянии и при систематических недозарядах
происходит постепенный переход от рыхлого
PbSO4 в плотный слой сульфата свинца.
Аккумулятор с сульфатированными электродами трудно
поддается заряду, вместо восстановления по схеме
PbSO4®Pb на отрицательном электроде начинается
выделение Н2.
Избежать сульфатации можно, периодически
подзаряжая аккумулятор.
Если электрод уже сульфатирован, то нужно
заполнить аккумулятор РАЗБАВЛЕННОЙ серной
кислотой или даже ДИСТИЛИРОВАННОЙ ВОДОЙ
и заряжать малыми токами.
12. 12
Уход и эксплуатация
1. Хранить только в ЗАРЯЖЕННОМ
состоянии
2. Регулярно доливать
ДИСТИЛЛИРОВАННУЮ ВОДУ
При коррозии свинца и при перезаряде вода
разлагается
3. Помещение, в котором производится
заряд, должно хорошо вентилироваться
(выделяются токсичные стибин SbH3 и
арсин AsH3)
13. 13
2. Никель-кадмиевые (НК; Ni-Cd) и никель-
железные (НЖ; Ni-Fe) аккумуляторы
Первый патент
– 1899 г., В. Юнгнер
(Швеция) – НК
– 1901 г., Т.-А. Эдисон
(США) – НЖ
14. 14
Электрохимические и другие
физико-химические процессы
Парциальные электродные реакции
Катод: 2NiOOH + 2H2O +2e = 2Ni(OH)2 + 2OH-
Анод: Me + 2OH- = Me(OH)2 + 2e
Суммарная токообразующая реакция
2NiOOH + 2H2O + Me = 2Ni(OH)2 + Me(OH)2
Me = Cd или Fe
15. 15
Конструкция НК- и НЖ-
аккумуляторов
Катод – NiOOH (с добавками природного
чешуйчатого графита)
Анод – Cd или Fe (в отличие от кадмия
железо может корродировать)
Электролит – 20-22% KOH
17. 17
Применение НК- и НЖ-аккумуляторов:
компактные компьютеры
Предок нынешних сверхкомпактных
персональных компьютеров –
Epson HX-20 (1981 год !)
18. 18
Применение НК- и НЖ-аккумуляторов:
мобильные телефоны
Первый народный
GSM-телефон Nokia
1011 (1992 год !)
19. 19
Особенности ухода и эксплуатации
Могут храниться без необратимых изменений как
в заряженном, так и в разряженном или
полуразряженном состоянии
По плотности электролита нельзя определить
степень разряженности аккумулятора
Герметичные аккумуляторы не нуждаются в
уходе
Негерметичные аккумуляторы требуют
периодической доливки дистиллированной воды
