Mikä on lyijyakku?

https://youtu.be/kNGg0P7B5fI

Lyijyakku on ladattava akku, joka käyttää lyijyä ja rikkihappoa roolissaan. Lyijy upotetaan rikkihappoon hallittujen kemiallisten reaktioiden mahdollistamiseksi.

Tämä kemiallinen reaktio on syy akkuvirran tuottamiseen. Reaktio käännetään sitten akun lataamiseksi.

Materiaalit lyijyakkuihin

Tärkeimmät lyijyakkujen rakentamiseen tarvittavat aktiiviset materiaalit ovat:

Lyijyperoksidi (PbO2): tummanruskea, kova ja hauras materiaali, joka muodostaa positiivisen levyn.

Sienilyijy (Pb): Puhdas lyijy pehmeän sienen olosuhteissa muodostaa negatiivisen levyn.

Laimea rikkihappo (H2SO4): vahva happo ja hyvä elektrolyytti. Se on erittäin ionisoitunut, ja suurin osa laimentamisen aikana vapautuvasta lämmöstä tulee vetyionien hydratoitumisesta. Vettä sisältävät lyijyakut: happo=3:1.

Kuinka lyijyakut toimivat?

Lyijyhappoakku on valmistettu lyijyperoksidielektrodilevystä ja sienilyijyelektrodilevystä, jotka on upotettu laimeaan rikkihappoon. Virta on kytketty ulkoisesti näiden levyjen väliin. Laimeassa rikkihapossa happomolekyylit jakautuvat positiivisiksi vetyioneiksi (H plus ) ja negatiivisiksi sulfaatti-ioneiksi (SO4 --). Kun se saavuttaa PbO2-levyn, vetyionit vastaanottavat sieltä elektroneja ja muuttuvat vetyatomeiksi, hyökkäävät uudelleen PbO2:een ja muodostaen PbO:ta ja H2O:ta (vettä). Tämä PbO reagoi H2SO4:n kanssa muodostaen PbSO4:a ja H2O:ta (vettä).

SO4 - ionit (anionit) siirtyvät tasavirtalähteen positiiviseen napaan kytketylle elektrodille (anodille), jossa ne luovuttavat ylimääräisiä elektroneja ja muuttuvat vapaaradikaaliksi SO4:ksi. Tämä radikaali SO4 ei voi olla olemassa yksinään; Siksi se reagoi anodin PbSO4:n kanssa muodostaen lyijyperoksidia (PbO2) ja rikkihappoa (H2SO4).

Kun akku on ladattu

Lataus on prosessi, joka kääntää sähkökemiallisen reaktion. Se muuntaa laturista tulevan sähkön akun kemialliseksi energiaksi. Akku ei kuitenkaan varastoi virtaa. Se säilyttää sähkön tuottamiseen tarvittavan kemiallisen energian.

Jos laturin jännite on korkeampi kuin akun jännite, akkulaturi kääntää virran. Laturi synnyttää liian monta elektronia negatiiviselle levylle ja positiiviset vetyionit houkuttelevat niitä. Vety reagoi lyijysulfaatin kanssa muodostaen rikkihappoa ja lyijyä. Kun suurin osa sulfaatista katoaa, vety nousee negatiivisesta levystä. Vedessä oleva happi reagoi positiivisella levyllä olevan lyijysulfaatin kanssa, jolloin se muuttuu jälleen lyijydioksidiksi. Kun reaktio on päättymässä, happikuplat nousevat positiivisesta levystä. Tätä kutsutaan verenvuodoksi.

Itsepurkaus

Lyijyakkujen huono ominaisuus on, että ne purkautuvat itsestään, vaikka niitä ei käytetä. Yleinen peukalosääntö on yksi prosentti itsepurkautumisaste päivässä. Nopeus kasvaa korkeassa lämpötilassa ja laskee alhaisessa lämpötilassa.

Elektrolyytin muutos lyijyakussa latauksen ja purkamisen jälkeen

Kun lyijyakku tyhjenee, rikkihappo elektrolyytissä vähenee, vesipitoisuus kasvaa ja liuoksen ominaispaino pienenee.

Kun lyijyakkua ladataan, rikkihappo elektrolyytissä lisääntyy jatkuvasti, vesi vähenee vähitellen ja liuoksen ominaispaino kasvaa.

Itse asiassa elektrolyytin ominaispainon muutos määrittää lyijyakun lataustilan. Tästä syystä on tärkeää kastella akkua jatkuvasti, jotta saat siitä kaiken irti.