ای بر باتریهای سرب اسید
1-1 اساس باتری سرب اسیدی
باتری سرب اسید اولین باتری قابل شارژ موفق ازنظر تجاری بود و تاکنون پیشرفتهای روزافزونی داشته است [1]. در سال 1859، فیزیکدان فرانسوی گوستون پلنت[1] پلاریزاسیون بین دو الکترود مشخص غوطهور در محلولهای آبی رقیق از اسید سولفوریک را مطالعه کرد. او الکترودهای مختلف شامل؛ نقره، سرب، قلع، طلا، پلاتنیوم و آلومینیوم را موردبررسی قرارداد و دریافت که بر اساس نوع الکترود استفادهشده، وقتی جریان الکتریکی از درون الکترودها عبور میکند، سلها به اندازههای متفاوتی پلاریزه شده و تولیدکنندهی جریان
معکوس میشوند. وی نتایج تمامی مشاهدات خود را در مقالهای تحت عنوان “تحقیقات درزمینهی قطبش ولتایی[2]” در سال 1859 در کومپتس رندوس[3] از دانشکدهی علوم فرانسه چاپ کرد [2].
یک باتری سرب اسید بزرگ (12V)، از 6 سِل که بهصورت سری به هم متصل شدهاند تشکیلشده است که هرکدام حدود 2 ولت پتانسیل ایجاد میکنند. هر سِل شامل دو نوع شبکهی سربی است که با مصالح سربی پوشانیده شده است. آند سرب اسفنجی Pb و کاتد PbO2 پودری است. شبکهها در محلول الکترولیت 4-5 مولار اسید سولفوریک غوطهور هستند و صفحههای فیبر شیشهای[4] بین الکترودها قرار داده میشود تا از اتصال فیزیکی بین صفحات و ایجاد اتصال بین آن ها جلوگیری شود. زمانی که سِل دشارژ میشود، بهعنوان یک سِل ولتایی انرژی الکتریکی را به کمک واکنش زیر ایجاد میکند:
آند (اکسیداسیون):
Pb(s) + SO42-(aq) → PbSO4(s) + 2e– (1-1)
کاتد (احیا):
PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e– → PbSO4(s) + 2H2O(l) (1-2)
همانگونه که مشاهده میشود محصول هر دونیم واکنش یون Pb2+ است، یکی در طول اکسیداسیون Pb و دیگری در طی احیا PbO2 تولید میشود. در هر دو الکترود یونهای Pb2+ با SO42- واکنش میدهد تا PbSO4 را که در اسیدسولفوریک نامحلول است، تولید کند [3].
واکنش الکتروشیمی کل با معادلهی زیر نمایش داده میشود [4]:
Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4 (aq) ↔ 2PbSO4(s) + 2H2O (l) (1-3)
شبکهها بخش مهمی از سلهای ذخیرهای هستند زیرا مواد فعال پشتیبانی کرده و هادی جریان الکتریکی هستند. معمولا وزن شبکه ها و طراحی ساختار آنها برای صفحات مثبت و منفی سلها یکسان است. امروزه باتریهای تهیهشده از سرب، باتریهای کاربردی در سطح جهان هستند [5]. اجزای تشکیلدهندهی یک باتری سرب اسید در شکل (1-1) نشان دادهشده است.
فرم در حال بارگذاری ...