电化学反应器之铅蓄电池.ppt

电化学反应器之铅酸电池 报告内容 电池的原理铅蓄电池的原理铅蓄电池传热与传质过程 化学电池是一种将化学能直接转换为电能的装置 分为原电池和蓄电池 原电池原电池通常由正极 负极 电解液以及容器和隔膜等组成 它可表示为 负极 电解液 正极 化学电池 原电池示意图 原电池 有气泡产生 不断溶解 指针发生偏转 Zn 2e Zn2 氧化反应 2H 2e H2 还原反应 实验结果表明 导线中有电流通过 正极 负极 将化学能转变为电能的装置 还原剂 Zn 失去电子 发生氧化反应 氧化剂 H 在铜极上得到电子 发生还原反应 还原剂失去的电子从锌极流出 流入铜极 经外电路 Zn2 H SO42 电流方向 电解质溶液 失e 沿导线传递 有电流产生 阳离子 负极 正极 阳离子 原电池工作原理 实质 氧化还原反应 铅蓄电池 铅蓄电池由金属铅板 负极 和紧附着二氧化铅的铅板 正极 浸入30 密度为1 2 1 3g cm3 的硫酸水溶液所组成 铅蓄电池充电后电压可达2 2伏 放电后电压下降 当电压降至l 25伏时 这时溶液密度为1 05g cm3 不能再使用 必须充电 铅蓄电池的电极反应 蓄电池的结构 蓄电池的结构 极板 隔板 电解液 外壳 极板 由栅架和活性物质组成 正极板 二氧化铅 PbO2 棕红色负极板 海绵状纯铅 Pb 深灰色注意 负极板比正极板多一块 极板 极板组 极板 由栅架和活性物质组成 极板分正极板和负极板 隔板 在正 负极板间起绝缘作用 可使电池结构紧凑 A 隔板有许多微孔 让电解液畅通无阻 B 隔板一面平整 一面有沟槽 沟槽面对着正极板 隔板 材料 硬橡胶 塑料两种外壳上有链条和加液孔 壳体 联条 串联各单格电池 材料为铅 加液孔盖 蓄电池的每一个单格都有一个加液孔 为加注电解液和检测电解液密度所用 孔盖上有通气孔 该小孔应经常保持畅通 附件 用纯硫酸和蒸馏水按一定的比例配制 电解液比重一般在1 24 1 30g cm3 对电解液浓度的选择北方南方略有不同 电解液 传质传热过程 充放电传质过程温度对铅蓄电池的影响铅蓄电池容量的影响因素铅蓄电池寿命的影响因素 放电过程 整个过程端电压不断降低 小于电动势前期 板孔内硫酸密度急剧降低中期 下降缓慢 较稳定终期 下降较快 电阻较大 充电过程 整个过程端电压不断增大 大于电动势极板上硫酸铅转化成活性物质和硫酸充满时 基本变成二氧化铅和纯铅标志 密度 电压基本不变 沸腾现象 温度对铅酸电池的影响 自放电寿命电池放电容量充电接受能力 温度对蓄电池自放电的影响 自放电铅蓄电池的自放电速率随温度升高而加快 唯一低温有利 温度对蓄电池容量的影响 温度升高 容量增大 负极是控制因素 温度对蓄电池寿命的影响 在通常条件的范围内 蓄电池寿命随温度升高而延长 10 35 5 6个循环 35 45 25个循环 高于45 硫化 影响铅蓄电池容量的因素 放电电流的影响电解液温度的影响电解液相对密度的影响其他因素 放电电流对铅蓄电池容量的影响 电流越小 容量越大 电流越大 容量越小放电电流大 生成颗粒较大的硫酸铅 极板附近硫酸浓度也变小电流小 电解液可以从容的渗透 电化学作用可以深入到极板内层 电解液温度对铅蓄电池容量的影响电解液温度高 扩散加强 渗透能力强 电化学反应增强 容量增大30 最高 继续升温 正极板弯曲 负极板容量降低 局部放电增大 电解液相对密度对铅蓄电池容量的影响密度高或低对铅蓄电池的容量都不利密度高时 虽提高电动势和容量 但粘度增大 扩散速度减低 内阻增大 反而导致端电压和容量的减小 电解液密度过低时 又会影响铅蓄电池的电动势和容量 其他因素除上述三个主要因素对铅蓄电池有容量产生影响外 还有极板的厚度 面积 同性极板中心距等 都会对铅蓄电池的容量有一定的影响 铅蓄电池寿命的影响因素 极板内在因素放电深度过充电程度温度的影响硫酸浓度的影响放电电流密度的影响 晶型 孔隙率 极板尺寸 板栅材料和结构等 极板内在因素 放电深度放电深度就是指使用过程中 放电到何种程度开始停止 硫酸铅摩尔体积比氧化铅大 反复收索膨胀 结合不牢 脱落 负极比正极多一块 过充电大量气体析出 正极活性物质脱落 温度的影响一定范围 温度升高 寿命增长 超过范围 寿命下降 10 35度 升高一度 增加5 6个循环 35 45度 升高一度 延长25个循环上 高于50度 温度升高 寿命下降容量随温度升高而增大 当容量不变时 温度升高 放电深度降低 硫