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普通蓄电池的工作原理

普通蓄电池的工作过程是一个化学能与电能相互转化的过程。当蓄电池的化学能转化为电能而向外供电时,称为放电过程;

当蓄电池与外界电源相联而将电能转化为化学能储存起来时,称为充电过程。如图1-6所示:


1.电动势的建立

正极板上二氧化铅电离为正四价铅离子和负二价氧离子,铅离子附着在正极板上,氧离子进入电解液中,使正极板具有2.0V的正电位;负极板上的纯铅电离为正二价铅离子和两个电子,铅离子进入电解液中,电子留在负极板上,使负极板具有-0.1的负电位。因此,正、负极板间有2.1V的电位差。


2.放电过程

在电位差的作用下,电流从正极流出,经过灯泡流回负极,使灯泡发光。正极板上的正四价铅离子与电子结合生成正二价铅离子,进入电解液再与硫酸根离子结合生成硫酸铅(附着在正极板上);负极板上,正二价铅离子也同硫酸根离子结合生成硫酸铅(附着在负极板上)(图1-7)。

结论:

1)放电过程中,正极板上的正四价铅离子得电子成为正二价铅离子,并与硫酸根离子生成硫酸铅附着在正极板上;负极板上的铅失去电子成为正二价铅离子,并与硫酸根离子生成硫酸铅,附着在负极板上。

2)正极板上的正四价铅离子逐渐变成正二价铅离子,其电位逐渐降低;负极板上电子不断流出,其电位逐渐升高,放电过程结束,两极板间的电位差减小为“0”,外接电路中的灯泡“熄灭”。

3)随着放电过程的进行,电解液中的硫酸根离子不断与正、负极板上的铅离子生成硫酸铅而附着在极板上,使得电解液中的硫酸根离子逐渐减少。同时,由于正极板上负二价氧离子与氢离子生成水,电解液中的水不断增多,结果使得电解液的密度不断下降。


3.充电过程

充电时,外接直流电源的正极接蓄电池的正极板,电源的负极接蓄电池的负极板。当直流电源的电动势高于蓄电池的电动势时,电流将以放电电流相反的方向流过蓄电池。

正极板上,正二价铅离子失去2个电子而成为正四价铅离子,再与水反应生成二氧化铅,附着在正极板上,电位升高;

负极板上,正二价铅离子得到2个电子生成一个铅分子而附着在负极板上;

从正、负极板上电离出来的硫酸根离子与水中的氢离子结合生成硫酸。

结论:

1)充电过程中,正极板上的正二价铅离子失电子成为正四价铅离子,电位上升;负极板上的正二价铅离子得到电子成为铅分子,电位降低。正、负极板间的电位差加大。

2)随着充电过程的进行,极板上的的硫酸根离子不断不断进入电解液与氢离子生成硫酸,使得电解液中的硫酸根离子逐渐增多,结果使得电解液的密度不断升高。

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