แบตเตอรี่กรดตะกั่วคืออะไร?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

แบตเตอรี่กรดตะกั่วเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่ใช้ตะกั่วและกรดซัลฟิวริกเข้ามามีบทบาท ตะกั่วถูกแช่อยู่ในกรดซัลฟิวริกเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ควบคุมได้

ปฏิกิริยาเคมีนี้เป็นสาเหตุของการผลิตพลังงานจากแบตเตอรี่ จากนั้นปฏิกิริยาจะย้อนกลับเพื่อชาร์จแบตเตอรี่

วัสดุสำหรับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

วัสดุที่ใช้งานหลักที่จำเป็นสำหรับการสร้างแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือ:

ตะกั่วเปอร์ออกไซด์ (PbO2): วัสดุสีน้ำตาลเข้ม แข็งและเปราะ ก่อตัวเป็นแผ่นขั้วบวก

ตะกั่วฟองน้ำ (Pb): ตะกั่วบริสุทธิ์ภายใต้เงื่อนไขของฟองน้ำที่อ่อนนุ่มก่อตัวเป็นแผ่นลบ

กรดซัลฟิวริกเจือจาง (H2SO4): กรดแก่และอิเล็กโทรไลต์ที่ดี แตกตัวเป็นไอออนสูง และความร้อนส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาระหว่างการเจือจางนั้นมาจากไฮเดรชันของไฮโดรเจนไอออน สำหรับแบตเตอรี่กรดตะกั่วที่มีน้ำ: กรด=3:1.

แบตเตอรี่กรดตะกั่วทำงานอย่างไร?

แบตเตอรี่กรดตะกั่วทำจากแผ่นอิเล็กโทรดตะกั่วเปอร์ออกไซด์และแผ่นอิเล็กโทรดตะกั่วแบบฟองน้ำแช่อยู่ในกรดซัลฟิวริกเจือจาง กระแสเชื่อมต่อภายนอกระหว่างบอร์ดเหล่านี้ ในกรดซัลฟิวริกเจือจาง โมเลกุลของกรดจะแตกตัวเป็นไฮโดรเจนไอออนบวก (H บวก ) และไอออนซัลเฟตลบ (SO4 --) เมื่อมาถึงแผ่น PbO2 ไอออนของไฮโดรเจนจะรับอิเล็กตรอนจากที่นั่นและกลายเป็นอะตอมของไฮโดรเจน โจมตี PbO2 อีกครั้งและกลายเป็น PbO และ H2O (น้ำ) PbO นี้ทำปฏิกิริยากับ H2SO4 เพื่อสร้าง PbSO4 และ H2O (น้ำ)

SO4 - ไอออน (แอนไอออน) จะเคลื่อนที่ไปยังอิเล็กโทรด (แอโนด) ที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งอิออนจะปล่อยอิเล็กตรอนส่วนเกินและกลายเป็น SO4 อนุมูลอิสระ SO4 ที่รุนแรงนี้ไม่สามารถดำรงอยู่ได้โดยลำพัง ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยากับ PbSO4 ของแอโนดเพื่อสร้างตะกั่วเปอร์ออกไซด์ (PbO2) และกรดซัลฟิวริก (H2SO4)

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว

การชาร์จเป็นกระบวนการย้อนกลับของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี โดยจะแปลงพลังงานไฟฟ้าจากเครื่องชาร์จเป็นพลังงานเคมีในแบตเตอรี่ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ไม่เก็บพลังงานไว้ มันเก็บพลังงานเคมีที่จำเป็นในการผลิตกระแสไฟฟ้า

หากแรงดันไฟฟ้าของเครื่องชาร์จสูงกว่าแบตเตอรี่ เครื่องชาร์จแบตเตอรี่จะจ่ายกระแสไฟกลับ เครื่องชาร์จสร้างอิเล็กตรอนมากเกินไปบนแผ่นประจุลบ และไอออนไฮโดรเจนที่เป็นบวกจะถูกดึงดูดเข้าหาพวกมัน ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับตะกั่วซัลเฟตเพื่อสร้างกรดกำมะถันและตะกั่ว เมื่อซัลเฟตส่วนใหญ่หายไป ไฮโดรเจนจะลอยขึ้นจากแผ่นลบ ออกซิเจนในน้ำจะทำปฏิกิริยากับตะกั่วซัลเฟตบนแผ่นขั้วบวกทำให้กลายเป็นตะกั่วไดออกไซด์อีกครั้ง เมื่อปฏิกิริยากำลังจะเสร็จสิ้น ฟองอากาศออกซิเจนจะลอยขึ้นจากแผ่นขั้วบวก สิ่งนี้เรียกว่าเลือดออก

การปลดปล่อยตัวเอง

คุณลักษณะที่ไม่ดีของแบตเตอรี่กรดตะกั่วคือการคายประจุเองแม้ไม่ได้ใช้งาน หลักการทั่วไปคืออัตราการปลดปล่อยตัวเองหนึ่งเปอร์เซ็นต์ต่อวัน อัตราเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิสูงและลดลงที่อุณหภูมิต่ำ

การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ตะกั่วกรดหลังการชาร์จและการคายประจุ

เมื่อแบตเตอรี่ตะกั่วหมด กรดซัลฟิวริกในอิเล็กโทรไลต์จะลดลง ปริมาณน้ำเพิ่มขึ้น และความถ่วงจำเพาะของสารละลายจะลดลง

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่กรดตะกั่ว กรดซัลฟิวริกในอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง น้ำจะค่อยๆ ลดลง และความถ่วงจำเพาะของสารละลายจะเพิ่มขึ้น

ในความเป็นจริง การเปลี่ยนแปลงของความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์จะเป็นตัวกำหนดสถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด นี่คือเหตุผลว่าทำไมการเติมน้ำแบตเตอรี่อย่างสม่ำเสมอจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าคุณจะได้รับประโยชน์สูงสุดจากแบตเตอรี่