|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Следовательно, в процессе разрядки аккумулятора активная хмасса обеих пластин переходит в сернокислый свинец, а взамен израсходованной на его образование серной ьислоты в электролит выделяется вода. Таким образом, при разрядке аккумулятора количество кислоты в электролите уменьшается, а вместе с ним уменьшается и удельный вес электролита. Когда активная масса обеих пластин полностью перейдет в сернокислый свинец, т. е. химический состав обеих пластин аккумулятора будет одинаковым, его э. д. с. будет равна нулю и действие (разрядка) аккумулятора прекратится. В дальнейшем мы увидим, что до такого предела аккумулятор никогда практически не разряжается во избежание его порчи.
Химическое уравнение разрядки в окончательном виде можно записать следующим образом: Аккумулятор зяжен Аккумулятор разряжен
Рассмотрим теперь, как проходят хшЛические реакции при зарядке разряженного аккумулятора (рис. 69).
Присоединим к аккумулятору посторонний источник электрической энергии так, чтобы отрицательная пластина аккумулятора была соединена с отрицательным зажимом источника, а положительная пластина — с положительным. Тогда к отрицательной пластине будут поступать электроны от внешней цепи, а из положительной пластины электроны будут уходить во внешнюю цепь.
В рассматриваемом случае активная масса обеих пластин аккумулятора представляет собой одно и то же вещество — сернокислый свинец (PbS04). Сернокислый свинец хотя и плохо растворяется в электролите, все же некоторая часть его будет находиться в растворе в виде положительных ионов и отрицательных ионов.
Поэтому нужно иметь в виду, что в процессах при зарядке аккумулятора принимают участие не только ионы сернокислого свинца, но также и ионы воды.
Электроны, поступающие из внешней цепи в отрицательную пластину, нейтрализуют положительные ионы свинца, находящиеся в электролите у отрицательной пластины. Вследствие этого на отрицательной пластине отлагается металлический свинец. Положительные ионы , образующиеся на отрицательной пластине в процессе диссоциации воды, соединяются с кислотным остатком (SO4 ), давая серную кислоту (H2SO4).
Положительные ионы сернокислого свинца, находящиеся у положительной пластины, при зарядке аккумулятора отдают по два своих электрона во внеплнюю цепь, превращаясь в ионы РЬ
На положительной пластине образуется, кроме ионов, отрицательные ионы воды. Каждые два таких иона, распадаясь, дают два положительно заряженных иона водорода и два отрицательных иона кислорода. Ионы кислорода, соединяясь с положительными ионами свинца образуют нейтральные молекулы перекиси свинца, отлагающиеся на положительной пластине. Водородные ионы и кислотный остаток (SO4 ), соединяясь, дают серную кислоту, переходящую в электролит.
По мере расходования ионов сернокислого свинца из электролита новые порции сернокислого свинца обеих пластин переходят в раствор.
Следовательно, в процессе зарядки аккумулятора сернокислый свинец пластин переходит в перекись свинца на положительной пластине и в губчатый свинец на отрицательной. Взамен воды, вступившей в реакцию, в электролит выделится серная кислота. Таким образом, количество серной кислоты по мере зарядки аккумулятора будет повышаться, а следовательно, будет повышаться и удельный вес электролита. В конце зарядки удельный вес электролита будет таким же, как и перед началом разрядки аккумулятора.
Химическое уравнение зарядки в окончательном виде можно записать таким образом:
Электролит Электролит
Аккумулятор разряжен Аккумулятор заряжен
Сравнивая между собой химические уравнения разрядки и зарядки, нетрудно установить, что они тождественны, но только реакция в каждом из них протекает в различных направлениях. Такая химическая реакция носит название обратимой, а поэтому весь химический процесс, происходящий в аккумуляторе, мы можем записать следующихМ образом:
Разрядка
Зарядка
В итоге рассмотрения химических реакций, происходящих в аккумуляторе, нетрудно притти к следующим двум весьма существенным выводам.
1. Количество преобразуемой электрической энергии в химическую и наоборот зависит от количества активной массы (пере
ки€й свинца и губчатого свинца), образовавшейся на пластинах.
Поэтому с целью увеличить работоспособность аккумулятора, или, точнее, его емкость, стремятся по возможности увеличить количество активной массы, находящейся на пластинах и участвующей в химической реакции. Для этого при изготовлении аккумулятора его решетки заполняют специальной пастой, которая при первой же зарядке переходит в перекись свинца и губчатый свинец, образуя в достаточном количестве так называемую активную массу. Одновременно для увеличения емкости увеличивают число пластин, соединенных параллельно в одном аккумуляторе.
Кроме того, в процессе эксплоатации готового аккумулятора или батареи важно сохранить имеющуюся на пластинах активную массу, предотвратив ее выкрашивание или переход в неразложимое состояние, для чего необходимо неуклонно соблюдать правила ухода и хранения.
2. Удельный вес электролита не остается в течение работы аккумулятора постоянным, изменяется. Так, по мере разрядки аккумулятора, когда серная кислота электролита распадается и отдает кислотный остаток на образование сернокислого свинца на пластинах, а одновременно у положительной пластины в электролит выделяется вода, — удельный вес электролита уменьшается. При зарядке же аккумулятора кислород воды расходуется на образование перекиси свинца на положительной пластине, а кислотный остаток сернокислого овинца обеих пластин идет на образование серной кислоты, выделяющейся в электролит, отчего удельный вес электролита увеличивается.
Изменением удельного веса электролита пользуются для определения состояния аккумулятора (или батареи), устанавливая, заряжен он или разряжен и в какой степени. |
