Što je olovna baterija?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

Olovna baterija je punjiva baterija koja koristi olovo i sumpornu kiselinu da igraju ulogu. Olovo se uranja u sumpornu kiselinu kako bi se omogućile kontrolirane kemijske reakcije.

Ova kemijska reakcija je uzrok stvaranja energije baterije. Reakcija se tada preokreće kako bi se baterija napunila.

Materijali za olovne baterije

Glavni aktivni materijali potrebni za izradu olovnih baterija su:

Olovni peroksid (PbO2): tamnosmeđi, tvrd i lomljiv materijal, stvara pozitivnu ploču.

Spužvasto olovo (Pb): Čisto olovo u stanju meke spužve tvori negativnu ploču.

Razrijeđena sumporna kiselina (H2SO4): jaka kiselina i dobar elektrolit. Visoko je ioniziran, a većina topline koja se oslobađa tijekom razrjeđivanja dolazi od hidratacije vodikovih iona. Za olovne akumulatore s vodom: kiselina=3:1.

Kako rade olovne baterije?

Olovna baterija izrađena je od ploče elektrode od olovnog peroksida i ploče od spužvaste olovne elektrode uronjene u razrijeđenu sumpornu kiselinu. Struja je izvana povezana između ovih ploča. U razrijeđenoj sumpornoj kiselini, molekule kiseline se dijele na pozitivne vodikove ione (H plus ) i negativne sulfatne ione (SO4 --). Kada dospije do PbO2 ploče, ioni vodika od tamo primaju elektrone i postaju atomi vodika, ponovno napadaju PbO2 i stvaraju PbO i H2O (vodu). Ovaj PbO reagira s H2SO4 i nastaje PbSO4 i H2O (voda).

SO4 - ioni (anioni) kreću se do elektrode (anode) spojene na pozitivni pol istosmjernog napajanja, gdje će otpustiti višak elektrona i postati slobodni radikal SO4. Ovaj radikal SO4 ne može postojati sam; Stoga reagira s PbSO4 na anodi stvarajući olovni peroksid (PbO2) i sumpornu kiselinu (H2SO4).

Kada je baterija napunjena

Punjenje je proces obrnute elektrokemijske reakcije. Pretvara električnu energiju iz punjača u kemijsku energiju u bateriji. Međutim, baterija ne skladišti energiju. Zadržava kemijsku energiju potrebnu za proizvodnju električne energije.

Ako je napon punjača viši od napona baterije, punjač će obrnuti struju. Punjač stvara previše elektrona na negativnoj ploči, a pozitivni ioni vodika ih privlače. Vodik reagira s olovnim sulfatom stvarajući sumpornu kiselinu i olovo. Kada većina sulfata nestane, vodik se diže s negativne ploče. Kisik u vodi reagira s olovnim sulfatom na pozitivnoj ploči i ponovno postaje olovni dioksid. Kad je reakcija pri dovršetku, mjehurići kisika izlaze iz pozitivne ploče. To se zove krvarenje.

Samopražnjenje

Loša osobina olovnih akumulatora je što se sami prazne, čak i kada nisu u upotrebi. Općenito pravilo je stopa samopražnjenja od jedan posto po danu. Stopa se povećava pri visokoj temperaturi, a smanjuje pri niskoj temperaturi.

Promjena elektrolita u olovnom akumulatoru nakon punjenja i pražnjenja

Kada se olovni akumulator isprazni, sumporna kiselina u elektrolitu se smanjuje, sadržaj vode se povećava, a specifična težina otopine opada.

Kada se olovni akumulator puni, sumporna kiselina u elektrolitu kontinuirano raste, voda se postupno smanjuje, a specifična težina otopine raste.

Zapravo, promjena specifične težine elektrolita određuje stanje napunjenosti olovne baterije. Zbog toga je važno stalno zalijevati bateriju kako biste je maksimalno iskoristili.