鉛酸蓄電池充、放電化學反應(yīng)的原理方程式如下:
1.放電:蓄電池對外電路輸出電能時叫做放電。蓄電池連接外部電路放電時,硫酸會與正、負極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng),生成化合物“硫酸鉛”,放電時間越長,硫酸濃度越稀薄,電池里的“液體”越少,電池兩端的電壓就越低。
化學反應(yīng)過程如下:
(正極) (電解液) (負極)(正極)(電解液)(負極)
PbO2 + 2H2SO4 + Pb → PbSO4 + 2H2O + PbSO4(放電反應(yīng))
(過氧化鉛)(硫酸)(海綿狀鉛)
2.充電:蓄電池從其他直流電源獲得電能叫做充電。充電時,在正、負極板上的硫酸鉛會被分解還原成硫酸、鉛和氧化鉛,同時在負極板上產(chǎn)生氫氣,正極板產(chǎn)生氧氣。電解液中酸的濃度逐漸增加,電池兩端的電壓上升。當正、負極板上的硫酸鉛都被還原成原來的活性物質(zhì)時,充電就結(jié)束了。
在充電時,在正、負極板上生成的氧和氫會在電池內(nèi)部“氧合”成水回到電解液中。
化學反應(yīng)過程如下:
(正極) (電解液) (負極)(正極) (電解液) (負極)
PbSO4+ 2H2O + PbSO4 → PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應(yīng))
(硫酸鉛) (水) (硫酸鉛)
從以上的化學反應(yīng)方程式中可以看出,鉛酸蓄電池在放電時,正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應(yīng),生成硫酸鉛,在電化學上把這種反應(yīng)叫做“雙硫酸鹽化反應(yīng)”。在蓄電池剛放電結(jié)束時,正、負極活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的硫酸鉛是一種結(jié)構(gòu)疏松、晶體細密的結(jié)晶物,活性程度非常高。在蓄電池充電過程中,正、負極疏松細密的硫酸鉛,在外界充電電流的作用下會重新還原成二氧化鉛和金屬鉛,蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學反應(yīng),使蓄電池實現(xiàn)了儲存電能和釋放電能的功能。