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铅酸蓄电池的工作原理

 1、铅酸蓄电池电动势的产生铅酸蓄电池充电后，正极板二氧化铅（PbO2），在硫酸溶液中水分子的作用下，少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质--氢氧化铅（Pb(OH)4），氢氧根离子在溶液中，铅离子（Pb4）留在正极板上，故正极板上缺少电子。铅酸蓄电池充电后，负极板是铅（Pb），与电解液中的硫酸（H2SO4）发生反应，变成铅离子（Pb2），铅离子转移到电解液中，负极板上留下多余的两个电子（2e）。可见，在未接通外电路时（电池开路），由于化学作用，正极板上缺少电子，负极板上多余电子，两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。

2、铅酸蓄电池放电过程的电化反应铅酸蓄电池放电时， 在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。负极板上每个铅原子放出两个电子后，生成的铅离子（Pb2）与电解液中的硫酸根离子（SO4-2）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。正极板的铅离子（Pb4）得到来自负极的两个电子（2e）后，变成二价铅离子（Pb2），，与电解液中的硫酸根离子（SO4-2）反应，在极板上生成难溶的硫酸铅（PbSO4）。正极板水解出的氧离子（O-2）与电解液中的氢离子（H）反应，生成稳定物质水。电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在电力场的作用下分别移向电池的正负极，在电池内部形成电流，整个回路形成，蓄电池向外持续放电。放电时H2SO4浓度不断下降，正负极上的硫酸铅（PbSO4）增加，电池内阻增大（硫酸铅不导电），电解液浓度下降，电池电动势降低。

3、铅酸蓄电池充电过程的电化反应充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。在正极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb2）和硫酸根负离子（SO4-2），由于外电源不断从正极吸取电子，则正极板附近游离的二价铅离子（Pb2）不断放出两个电子来补充，变成四价铅离子（Pb4），并与水继续反应，终在正极极板上生成二氧化铅（PbO2）。在负极板上，在外界电流的作用下，硫酸铅被离解为二价铅离子（Pb2）和硫酸根负离子（SO4-2），由于负极不断从外电源获得电子，则负极板附近游离的二价铅离子（Pb2）被中和为铅（Pb），并以绒状铅附着在负极板上。电解液中，正极不断产生游离的氢离子（H）和硫酸根离子（SO4-2），负极不断产生硫酸根离子（SO4-2），在电场的作用下，氢离子向负极移动，硫酸根离子向正极移动，形成电流。充电后期，在外电流的作用下，溶液中还会发生水的电解反应。

4、铅酸蓄电池充放电后电解液的变化铅酸蓄电池放电时，电解液中的硫酸不断减少，水逐渐增多，溶液比重下降。铅酸蓄电池充电时，电解液中的硫酸不断增多，水逐渐减少，溶液比重上升。实际工作中，可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度。

PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O Pb + SO42- - 2e- = PbSO4

总反应: PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O

蓄电池的两组极板插入稀硫酸溶液里发生化学变化就产生电压.极板是在板栅上(或在铅筋套管中)涂上(或灌入)以氧化铅为主的粉膏(或铅粉),再焊接成组.通过直流电(充电)在正极栅(或铅筋)上的氧化铅就变成棕褐色的二氧化铅(pbo2),也叫过氧化铅.

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在负极板栅上的氧化铅就变成灰色的绒状铅(pb),也叫海绵状铅,放电时,正负极板上的活性物质都吸收硫酸起了化学变化,逐渐变成硫酸铅(pbso4).当两种极板上大部分活性物质都变成了同样的硫酸铅后,蓄电池的电压就下降到不能再放电了,蓄电池放完电就应及时充电,使原来的二氧化铅和绒状铅得到恢复.蓄电池在充放电过程中,当电池通过一定数量的电量时,在极板和电解液中便生成及消失一定数量的物质,这就说明在充放电过程中,生成和消失的物质愈大,其通过的电量也就愈多,电池的容量也愈大,反之,通过的电量愈小,电池容量也就愈小.这就是说铅酸蓄电池的容量取决于参加化学反应的活性物质(二氧化铅、绒状铅和硫酸溶液)的数量.使活性物质参加化学反应的数量增加有效的方法,是以大极板面积.由于极板面积增大和电解液的接解面积大,电池容量就大,也就增大了电池的体积,所以电池体积愈大,容量也愈大

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