ปฏิกิริยาเคมีแบตเตอรี่กรดตะกั่ว
Contents in this article

ปฏิกิริยาเคมีแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

หลักการทำงานและปฏิกิริยาของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

แบตเตอรี่ทั้งหมดเป็นระบบไฟฟ้าเคมีซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าและพลังงาน แต่ละระบบมี 2 อิเล็กโทรด (ขั้วบวกและขั้วลบ) อิเล็กโทรไลต์และตัวแยก ระบบไฟฟ้าเคมีส่วนใหญ่มีโลหะออกไซด์หรือออกซิเจนเป็นค่าบวกและโลหะมีค่าเป็นค่าลบ ระบบสามารถจำแนกเพิ่มเติมเป็นแบตเตอรี่หลักและรอง แบตเตอรี่หลักเป็นแบบใช้ครั้งเดียว ในขณะที่แบตเตอรี่สำรองสามารถคายประจุและชาร์จใหม่ได้หลายครั้ง

แบตเตอรีสำรองที่ประสบความสำเร็จและประสบความสำเร็จบางส่วนมีอยู่ในตารางต่อไปนี้:

ระบบเคมีไฟฟ้า อิเล็กโทรดบวก เชิงลบ อิเล็กโทรไลต์ หมายเหตุ
แบตเตอรี่กรดตะกั่ว ตะกั่วเปอร์ออกไซด์ PBO2 โลหะตะกั่วในรูปแบบรูพรุน เจือจางกรดซัลฟิวริก อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ในปฏิกิริยา + การนำไอออนอิเล็กทรอนิกส์
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ลิเธียมกับออกไซด์ของโคบอลต์ นิกเกิล แมงกานีส เหล็ก กราไฟท์, ซิลิกอนที่มีลิเธียม ส่วนผสมตัวทำละลายอินทรีย์สำหรับเกลือลิเธียม อิเล็กโทรไลต์เพื่อนำลิเธียมไอออนระหว่าง 2 อิเล็กโทรด - ไม่มีปฏิกิริยาเคมี
นิกเกิลแคดเมียม นิกเกิล ออกซีไฮดรอกไซด์ Ni(O) OH โลหะแคดเมียม เจือจางโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ อิเล็กโทรไลต์เพื่อนำไอออนอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น
นิกเกิล เมทัล ไฮไดรด์ นิกเกิล ออกซีไฮดรอกไซด์ Ni(O) OH ไฮโดรเจนถูกดูดซับในโลหะผสม เจือจางโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ อิเล็กโทรไลต์เพื่อนำไอออนอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น

ปฏิกิริยาเคมีของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว:

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีส่วนประกอบการทำงานหลัก 3 ส่วน:

  1. ตะกั่วไดออกไซด์ (PbO₂) ก่อตัวเป็นขั้วบวกที่มีรูพรุน
  2. ตะกั่วในสภาพเป็นรูพรุนจะสร้างขั้วลบที่มีรูพรุน
  3. เจือจางกรดซัลฟิวริกที่มีความหนาแน่นตั้งแต่ 1.200 ถึง 1.280 ความถ่วงจำเพาะเป็นอิเล็กโทรไลต์ ในแบตเตอรี่ VRLA ปริมาตรของกรดจะต่ำ ดังนั้นความถ่วงจำเพาะของกรดที่สูงกว่าเช่น 1.300 -1.320 จึงมักใช้เพื่อให้ได้ความจุที่ออกแบบไว้

อิเล็กโทรดทำขึ้นเป็นรูพรุนโดยใช้สารเติมแต่งพิเศษในระหว่างการผลิต เพื่อให้แน่ใจว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นทั่วทั้งแผ่นแบตเตอรี่จำนวนมาก ตัวแยก แบตเตอรี่ (ไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้า) ช่วยในการแยกอิเล็กโทรด 2 ขั้วจากการลัดวงจร แต่ยอมให้ไอออนอิเล็กทรอนิกส์ผ่านได้โดยมี ความต้านทานไฟฟ้า ต่ำสุด

เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับโหลด (การคายประจุ) อะตอมของตะกั่วบนแผ่นลบจะแยกออกเป็นไอออนตะกั่ว (Pb²⁺) และอิเล็กตรอน 2 ตัว อิเล็กตรอนที่สร้างหน่วยพื้นฐานของกระแสเริ่มต้นที่แผ่นลบและไหลผ่านขั้วลบเข้าสู่วงจรภายนอก

หลังจากผ่านโหลดอิเล็กตรอนมาถึงขั้วบวก อิเล็กตรอนแปลง (ลด) ตะกั่วไดออกไซด์เป็นไอออนตะกั่ว
ในอิเล็กโทรดทั้งขั้วบวกและขั้วลบ ไอออนตะกั่ว (Pb²⁺) ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเพื่อสร้างลีดซัลเฟต (ทฤษฎีดับเบิ้ลซัลเฟตของแกลดสโตน) ในระบบเคมีไฟฟ้าอื่นๆ เช่น แบตเตอรี่นิกเกิล-แคดเมียม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อิเล็กโทรไลต์จะไม่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยา หน้าที่ของมันคือการนำไอออนระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองเท่านั้น

ปฏิกิริยาระหว่างการคายประจุ - ปฏิกิริยาเคมีของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

ปฏิกิริยาระหว่างการคายประจุ (ซึ่งเป็นหน้าที่หลักของแบตเตอรี่)

Pb (เชิงลบ) PB²⁺ + 2 อี⁻ —————————— 1

PbO₂( บวก) Pb⁴⁺ + 2 e⁻ Pb²⁺ ——————————2

Pb²⁺ + SO₄²⁻ (จากกรด) PbSO₄ (ในอิเล็กโทรดทั้งสอง)——–3

ระหว่างการชาร์จ ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่คายประจุแล้ว ปฏิกิริยาทั้ง 3 ประการเกิดขึ้นในทิศทางย้อนกลับ ข้างต้นเป็นปฏิกิริยาเคมีและไฟฟ้าเคมีแบบง่ายที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่กรดตะกั่ว ทำให้เป็นระบบแบตเตอรี่แบบรีชาร์จที่ไว้วางใจได้มากที่สุดหรือ ระดับมัธยมศึกษา ระบบแบตเตอรี่

ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่หลักและรองคืออะไร? ในขณะที่ใช้แบตเตอรี่หลัก & โยน & ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ แบตเตอรี่สำรอง on การชาร์จ ส่วนประกอบ 3 ทั้งหมด – บวก ลบ และกรดจะถูกสร้างขึ้นใหม่

ดังนั้นเซลล์/แบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้หรือสำรองจึงถูกสร้างขึ้น ดังนั้นชื่อแบตเตอรี่สำรอง

วัฏจักรออกซิเจนภายใน - ปฏิกิริยาเคมีของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

ในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ VRLA:
ที่แผ่นขั้วบวก ก๊าซ O2 จะถูกวิวัฒนาการและผลิตโปรตอนและอิเล็กตรอน
2H2O → 4H + + O2 ↑ + 4e- ……… สมการ 1

2Pb + O2 → 2PbO
2PbO + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O
——————————————————
2Pb + O2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O + ความร้อน ……… สมการ 2
—————————————————–
แต่เนื่องจากเป็นกระบวนการชาร์จ ตะกั่วซัลเฟตที่ผลิตขึ้นอีกครั้งจึงต้องถูกแปลงเป็นตะกั่ว กรดซัลฟิวริกถูกสร้างขึ้นโดยเส้นทางไฟฟ้าเคมีโดยทำปฏิกิริยากับโปรตอน (ไอออนของไฮโดรเจน) และอิเล็กตรอนที่เกิดจากการสลายตัวของน้ำที่เพลตบวกเมื่อพวกมันถูกประจุ

2PbSO 4 + 4H + + 4e → 2Pb + 2H 2 SO 4 ……… สมการ 3

ปฏิกิริยาการคายประจุและประจุ - ปฏิกิริยาเคมีของแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

ปฏิกิริยาของเซลล์กัลวานิกหรือแบตเตอรี่มีความเฉพาะเจาะจงกับระบบหรือเคมี:

ตัวอย่างเช่น เซลล์กรดตะกั่ว:

Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 การคายประจุ ↔ ประจุ 2PbSO 4 + 2H 2 O E° = 2.04 V

ในเซลล์ Ni-Cd

Cd + 2NiOOH + 2H 2 O การคายประจุ ↔ ประจุ Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2 E° = 1.32 V

ในเซลล์ Zn-Cl 2 :

Zn + Cl 2 การคายประจุ ↔ ประจุ ZnCl 2 E° = 2.12 V

ในเซลล์ของแดเนียล (นี่คือเซลล์หลัก ในที่นี้ ให้สังเกตว่าไม่มีลูกศรย้อนกลับ)

Zn + Cu 2+ การคายประจุ ↔ ประจุ Zn 2+ + Cu(s) E° = 1.1 V

จะเกิดอะไรขึ้นระหว่างปฏิกิริยาการปลดปล่อยและประจุภายในเซลล์? ปฏิกิริยาเคมีแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

อิเล็กโทรไลต์: 2H 2 SO 4 = 2H + + 2HSO 4‾

เพลทลบ: Pb° = Pb 2+ HSO 4 + 2e

Pb 2+ + HSO 4‾ = PbSO 4 ↓ + H +

เพลทบวก: PbO 2 = Pb 4+ + 2O 2-

Pb 4+ + 2e = Pb 2+

Pb 2+ + 3H + + HSO 4‾ +2O 2- =PbSO 4 ¯ ↓+ 2H 2 O

กรดซัลฟิวริกเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แรง โดยแยกออกเป็นไฮโดรเจนไอออนและไบซัลเฟตไอออน (เรียกอีกอย่างว่าไฮโดรเจนซัลเฟตไอออน)

ปฏิกิริยาเคมีแบตเตอรี่กรดตะกั่ว

Please share if you liked this article!

Share on facebook
Share on twitter
Share on pinterest
Share on linkedin
Share on print
Share on email
Share on whatsapp

Did you like this article? Any errors? Can you help us improve this article & add some points we missed?

Please email us at webmaster @ microtexindia. com

On Key

Hand picked articles for you!

เข้าร่วมจดหมายข่าวของเรา!

เข้าร่วมรายชื่อผู้รับจดหมายของเรา 8890 บุคคลที่น่าทึ่งซึ่งอยู่ในวงของการอัปเดตล่าสุดของเราเกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่

อ่านนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราที่นี่ – เราสัญญาว่าเราจะไม่เปิดเผยอีเมลของคุณกับใคร & เราจะไม่สแปมคุณ คุณสามารถยกเลิกการสมัครได้ตลอดเวลา