铅酸电池的工作原理
在放电过程中,铅酸电池的负极板上的铅(Pb)失去电子,发生氧化反应,形成硫酸铅(PbSO₄),同时正极板上的二氧化铅(PbO₂)得到电子,发生还原反应,也生成硫酸铅。电池内部的电解液(稀硫酸)中的硫酸与正负极板上生成的硫酸铅反应,生成水和硫酸根离子。在这个过程中,负极板失去的电子通过外电路流向正极板,形成电流。随着放电的进行,正负极板上的硫酸铅越来越多,电解液中的硫酸逐渐减少,电池的电压也逐渐下降。
在充电过程中,直流电源连接到铅酸电池上,电流方向与放电时相反。此时,正极板上的硫酸铅失去电子,发生氧化反应,转化为二氧化铅;负极板上的硫酸铅得到电子,发生还原反应,变回铅。同时,电解液中的水被分解,生成氢气和氧气。在这个过程中,电解液中的酸浓度增加,电池的电压也随之增加。
铅酸电池的结构包括正极板群、负极板群、电解液和容器等。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅(PbO₂),负极板是灰色的绒状铅(Pb)。当两极板放置在浓度为27%~37%的硫酸水溶液中时,极板的铅和硫酸发生化学反应,形成电位差,从而产生电流。
铅酸电池的应用广泛用于汽车、摩托车、电动车等交通工具的启动电池,以及不间断电源(UPS)和太阳能系统等领域。其优点包括技术成熟、成本低廉、可靠性高,但缺点是体积较大、重量较重、循环寿命相对较短。
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