Co je olověná baterie?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

Olověná baterie je dobíjecí baterie, která hraje roli olova a kyseliny sírové. Olovo je ponořeno do kyseliny sírové, aby se umožnily řízené chemické reakce.

Tato chemická reakce je příčinou generování energie z baterie. Reakce se pak obrátí, aby se baterie nabila.

Materiály pro olověné akumulátory

Hlavní aktivní materiály potřebné pro konstrukci olověných baterií jsou:

Peroxid olovnatý (PbO2): tmavě hnědý, tvrdý a křehký materiál, tvořící pozitivní desku.

Houbové olovo (Pb): Čisté olovo za podmínek měkké houby tvoří negativní desku.

Zředěná kyselina sírová (H2SO4): silná kyselina a dobrý elektrolyt. Je vysoce ionizovaný a většina tepla uvolněného při ředění pochází z hydratace vodíkových iontů. Pro olověné baterie s vodou: kyselina=3:1.

Jak fungují olověné baterie?

Olověný akumulátor je vyroben z elektrodové desky s peroxidem olova a houbové olověné elektrodové desky ponořené ve zředěné kyselině sírové. Proud je externě připojen mezi tyto desky. Ve zředěné kyselině sírové se molekuly kyseliny štěpí na kladné vodíkové ionty (H plus ) a záporné síranové ionty (SO4 --). Když se dostane na desku PbO2, vodíkové ionty odtud přijímají elektrony a stávají se atomy vodíku, znovu napadají PbO2 a tvoří PbO a H2O (voda). Tento PbO reaguje s H2SO4 za vzniku PbSO4 a H2O (voda).

Ionty (anionty) SO4 - (anionty) se přesunou k elektrodě (anodě) připojené ke kladnému pólu stejnosměrného napájení, kde odevzdají přebytečné elektrony a stanou se volným radikálem SO4. Tento radikál SO4 nemůže existovat sám; Proto reaguje s PbSO4 anody za vzniku peroxidu olova (PbO2) a kyseliny sírové (H2SO4).

Když je baterie nabitá

Nabíjení je proces zpětné elektrochemické reakce. Přeměňuje elektrickou energii z nabíječky na chemickou energii v baterii. Baterie však neukládá energii. Zadržuje chemickou energii potřebnou k výrobě elektřiny.

Pokud je napětí nabíječky vyšší než napětí baterie, nabíječka baterie obrátí proud. Nabíječka generuje příliš mnoho elektronů na záporné desce a kladné vodíkové ionty jsou k nim přitahovány. Vodík reaguje se síranem olovnatým za vzniku kyseliny sírové a olova. Když většina síranu zmizí, vodík stoupá z negativní desky. Kyslík ve vodě reaguje se síranem olovnatým na kladné desce, aby se z ní stal opět oxid olovnatý. Když je reakce před dokončením, z kladné desky stoupají bublinky kyslíku. Tomu se říká krvácení.

Samovybíjení

Špatnou vlastností olověných baterií je, že se samy vybíjejí, i když se nepoužívají. Obecným pravidlem je jedno procento samovybíjení za den. Rychlost se zvyšuje při vysoké teplotě a snižuje se při nízké teplotě.

Změna elektrolytu v olověném akumulátoru po nabití a vybití

Při vybití olověného akumulátoru klesá kyselina sírová v elektrolytu, zvyšuje se obsah vody a snižuje se měrná hmotnost roztoku.

Při nabíjení olověného akumulátoru se kyselina sírová v elektrolytu neustále zvyšuje, voda postupně klesá a měrná hmotnost roztoku se zvyšuje.

Ve skutečnosti změna měrné hmotnosti elektrolytu určuje stav nabití olověného akumulátoru. Proto je důležité baterii důsledně zalévat, abyste ji maximálně využili.