2. Ехп при розряді і заряді ска

ЕХП при розряді СКА. Якщо замкнути зовнішній ланцюг контактом К, то вільні електрони будуть переміщатися по зовнішньому ланцюзі від місця з меншим потенціалом до місця з великим потенціалом, тобто від (-) електрода до (+). В зовнішньому ланцюзі з'явиться розрядний струм I_p, напрямок якого прийняте протилежним потоку електронів, рис.7.5.

Електрони, що перемістилися, порушують рівновагу в подвійних електричних шарах. Подвійний шар (+) електрода буде мати надлишок (-) зарядів, а подвійний шар (-) електрода – надлишок (+) зарядів. Між цими шарами з'явиться електричне поле ε, під дією сил якого позитивно заряджені іони будуть переміщатися до позитивного електрода, а негативно заряджені іони – до негативного електрода.

Рис. 7.5. Електрохімічні процеси при розряді СКА.

На границі зіткнення електродів з електролітом ці іони вступають у взаємодію з активними речовинами електродів.

Електрохімічні процеси, що відбуваються при цьому, описуються наступними рівняннями:

на (+) РвО₂ + 2Н₂О → Рв(ОН)₄ Рв²⁺ + НSО₄^‾ → РвSО₄ + Н⁺

електроді Рв(ОН)₄ → Рв⁴⁺ + 4ОН ^‾ 4ОН ^‾ +4Н⁺ → 4Н₂О

Рв⁴⁺ + 2е → Рв²⁺

Σ реакція на (+) електроді: РвО₂ + 2е + НSО₄^‾ + 3Н⁺ → РвSО₄ + 2Н₂О.

н а (-) Рв – 2е → Рв²⁺

електроді Рв²⁺ + НSО₄^‾ → РвSО₄ + Н⁺

Σ реакція на (-) електроді: Рв – 2е + НSО₄^‾ → РвSО₄ + Н⁺.

Загальний процес у СКА при його розряді описується рівнянням:

(-) (ел-т) (+) (-) (ел-т) (+)

Рв + 2Н₂SО₄ + РвО₂ → РвSО₄ + 2Н₂О + РвSО₄

Т.ч., при розряді СКА відбувається подвійна сульфатація, тобто утворення сульфату свинцю РвSО₄ на обох електродах. При цьому витрачається частина сірчаної кислоти електроліту і його щільність зменшується.

Після закінчення розряду СКА заряд треба починати якнайшвидше, щоб дрібнодисперсний сульфат свинцю РвSО₄ не встиг перейти в крупнокристалічні ґрати (структуру), що дуже погано піддається розкладанню при заряді (t_max ≤ 12 ч.).

ЕХП при заряді СКА. Усередині вирядженого акумулятора йде процес дисоціації води електроліту, тобто

2Н₂О → 2Н⁺ + 2ОН ^‾

Сульфат свинцю на обох електродах частково розчиняється в електроліті і знаходиться в подвійних ел. шарах у виді іонів, тобто

РвSО₄ → Рв²⁺ +

При включенні СКА на заряд енергія генератора буде витрачатися на переміщення електронів з позитивного електрода на негативний, рис.7.6. Це приведе до порушення рівноваги в подвійних їв. шарах і між електродами з'явиться їв. поле ε. Під дією цього полючи почнуть переміщатися іони в електроліті.

Рис. 7.6. Електрохімічні процеси при заряді СКА.

Електрони, що надходять на (-) електрод, будуть зв'язуватися з іонами свинцю Рв²⁺ , переводячи його в металевий свинець, тобто

Рв²⁺ +2е → Рв.

Іони , з'єднуючись з іонами водню, утворять сірчану кислоту тобто

+2Н⁺ → Н₂SО₄.

Сумарна реакція на (-) електроді має вид:

РвSО₄ + 2е + 2Н⁺ → Рв + Н₂SО₄.

Іони ОН ^‾, що переміщаються до (+) електрода, обумовлюють протікання на ньому наступного електрохімічного процесу:

РвSО₄ - 2е + 2ОН ^‾ → РвО₂ + Н₂SО₄.

Сумарне рівняння заряду СКА:

(+) ел-т (-) (+) ел-т (-)

РвSО₄ + 2Н₂О + РвSО₄ → РвО₂ + 2Н₂SО₄ + Рв.

Т.ч., що утворився при розряді РвSО₄ під час заряду перетворюється в первісні активні речовини. Одночасно відбувається відновлення Н₂SО₄ і щільність електроліту росте.

Порівнюючи реакції розряду і заряду легко помітити їхня подібність, що дозволяє записати їхнім одним рівнянням:

(+) ел-т (-) р (+) ел-т (-)

РвО₂ + 2Н₂SО₄ + Рв РвSО₄ + 2Н₂О + РвSО₄

з

Тобто ЕХП, що протікають у СКА цілком оборотні.