Электрохимическая реакция в свинцово-кислотном аккумуляторе

Опубликовано 29.04.2011 Ведущий Антон Степанов

Свинцово-кислотные аккумуляторы очень распространены и многие из нас часто их используют. Например, каждый автолюбитель знаком с такими источниками энергии, поскольку аккумуляторные батареи в автомобилях являются устройствами на основе именно свинцово-кислотных аккумуляторов. Остановимся на том, какие реакции протекают в аккумуляторе во время его зарядки или разрядки.
Для начала вспомним, что, упрощенно, свинцовый аккумулятор представляет собой контейнер, содержащий разделительные решетки, заполненный электролитом – разбавленной серной кислотой и имеющий два электрода – катод и анод. Свинцовая решетка является положительным электродом, а активное вещество в ней – оксид свинца. Так же свинцовой решеткой является и отрицательный электрод, но активное вещество в нем – сам свинец.
В таких условиях, при температурах примерно от минус 30ти до плюс 30 градусов Цельсия, в аккумуляторе может протекать электрохимическая реакция. По сути это окислительно-восстановительная реакция, при которой окислительный и восстановительный процессы разносятся на разные электроды – анод и катод. В основе работы — возможность свинца проявлять как окислительные так и восстановительные свойства.
Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде.
Способность окислять проявляется, если какое-либо соединение склонно отнимать электроны у веществ, вступающих с ним в химическую реакцию. Способность восстанавливать прямо противоположна – это склонность вещества отдавать электроны соединениям при взаимодействии.
Химическая реакция, и соответственно выделение энергии, начинаются, когда к аккумулятору подключается нагрузка, замыкающая внешнюю цепь. В этом случае электроны от свинца на катоде отдаются через внешнюю цепь, а свинец при этом окисляется и превращается в сульфат. И еще образуется вода. На аноде электроны, напротив, приходят из внешней цепи так же с образованием сульфата свинца. При этом они восстанавливают диоксид PbO2 до состояния оксида PbO,.
При зарядке аккумулятора происходит противоположная реакция, при которой вода, наоборот, расходуется, а на электродах образуется серная кислота. Причем, если этот процесс будет продолжаться долго, то это приведет к электролизу воды, что не должно быть допущено.
Срок службы аккумуляторов ограничен. Рано или поздно, при многократном повторении циклов разрядки-зарядки свинцовая сетка катода приходит в негодность и теряет возможность учувствовать в электрохимической реакции.