Hình 5.3 : Mô phỏng bản cực Ắc-quy axít
Trước khi dùng làm nguồn điện ta phải nạp điện cho Ắc-quy. Lúc này Ắc-quy đóng vai trò một máy thu, tích trữ điện năng dưới dạng hóa năng. Khi nạp điện cho Ắc- quy người ta cho dòng điện một chiều đi vào Ắc-quy. Dung dịch axit sunfuric bị điện phân, làm xuất hiện hiđrô và ôxit ở hai bản chì ở bản nối với cực âm của nguồn điện chì ôxit PbO2 bị khử mất ôxi và thành chì Pb. Bản này sẽ thành cực âm của Ắc- quy. Còn ở bản nối với cực dương của nguồn điện thì có ôxit bám vào, ôxi hóa Pb3O4
thành chì điôxit PbO2. Bản này sẽ trở thành cực dương của Ắc-quy. Khi hai cực đã trở
www.7gio.com
GVHD: ? 65
thành Pb và PbO2 thì giữa chúng có một hiệu điện thế Ắc-quy trở thành nguồn điện và bây giờ tự nó có thể phát ra dòng điện.
Quá trình phản ứng chung gọp khi nạp của Ắc-quy như sau : 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4
Nếu ta nối hai cực của Ắc-quy đã được nạp điện bằng một dây dẫn thì dòng điện chạy trong dây sẽ có chiều ngược với dòng điện lúc nạp vào Ắc-quy. Dòng điện này sẽ gây ra quá trình hóa học ngược lại, dung dịch axit lại bị điện phân nhưng lần này các ion chuyển dời ngược chiều với lúc đầu: hiđrô sẽ chạy về bản PbO2 và khử ôxi, làm cho bản này chở thành chì ôxit PbO. Cho đến khi hai cực đã hoàn toàn giống nhau thì dòng điện tắt. Bây giờ muốn Ắc-quy lại phát điện, ta phải nạp điện cho nó để hai cực trở thành Pb và PbO2.
Quá trình phóng điện diễn ra nếu như giữa hai cực Ắc-quy có một thiết bị tiêu thụ điện, khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:
Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 Tại cực âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2
Phản ứng chung gọp lại trong toàn bình là: Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4.
Dung lượng của Ắc-quy là lượng điện (điện tích) mà Ắc-quy đó sau khi đã được nạp đầy sẽ phát ra được trước khi hiệu điện thế giảm xuống đến mức ngừng. Mức ngừng là mức mà không nên bắt Ắc-quy phát điện tiếp, nếu cứ để Ắc-quy phát điện ở dưới mức ngừng thì sẽ giảm tuổi thọ của Ắc-quy, thậm chí có thể làm Ắc-quy chết ngay lập tức. Đó là trường hợp dùng nhiều Ắc-quy mắc nối tiếp nhau khi 1 Ắc- quy đã phát hết điện mà những cái khác chưa hết điện và ta tiếp tục dùng thì cái hết điện trước sẽ bị đảo cực và hỏng hoàn toàn. Với Ắc-quy chì thông thường thì mức ngừng là 1,67V cho mỗi ngăn, hay là 10V cho cả 6 ngăn.
Đơn vị để đo điện tích trong vật lý là Coulomb. Đại lượng điện tích không phụ thuộc vào điện thế của Ắc-quy. 1 Coulomb = 1 Ampere * 1 sec: như vậy cũng có thể dùng Ampere * second để chỉ đại lượng điện tích.
www.7gio.com
GVHD: ? 66
Dung lượng của bình Ắc-quy thường được tính bằng Ampe giờ (AH). AH đơn giản chỉ là tích số giữa dòng điện phóng với thời gian phóng điện. Dung lượng này thay đổi tùy theo nhiều điều kiện như dòng điện phóng, nhiệt độ chất điện phân, tỷ trọng của dung dịch, và điện thế cuối cùng sau khi phóng. Nhà sản xuất thường đặt số dung lượng trong ký hiệu của Ắc-quy.
Ví dụ: N100 là Ắc-quy 100Ah.
Thông số dung lượng của Ắc-quy do nhà sản xuất công bố thường được tính khi phát điện với dòng điện nhỏ trong 20 giờ.
Ví dụ: Ắc-quy 100Ah phát điện với dòng điện 5A sẽ dùng được trong 20 giờ.
Khi dòng điện phát ra càng lớn thì thời gian phát điện càng nhỏ nhưng thời gian giảm rất nhanh chứ không theo tỉ lệ nghịch với dòng điện. Nghĩa là dòng điện càng lớn thì điện tích phát ra càng giảm.