BỘ LƯU GIỮ NĂNG LƯỢNG
4.1.1. Ắcquy chì-axit
Ắc quy chì - axit có cấu tạo điện cực dương là điôxit chì PbO2, điện cực âm là chì xốp Pb, dung dịch dùng là axit sulfuric H2SO4. Khi nối cực ắc quy với mạch tải dung dịch sẽ biến đổi thành sulfat chì PbSO4.
Trong quá trình làm việc của ắc quy, có nhiều phản ứng hoá học xảy ra. Trong quá trình nạp, sunfat chì ở cực dương biến đổi thành chì điôxit. Còn khi ắc quy phóng hết điện, các chất tích cực trên điện cực dương PbO2 và trên điện cực âm Pb biến thành PbSO4, Còn axit sunfuric H2SO4 biến hết thành nước.. Trong một ắc quy được nạp đến đầy dung lượng, thông thường dung dịch chứa khoảng 36% tỉ trọng axit, hay là 25% thể tích, còn lại là nước.
Trong ác quy thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quá trình nạp và phóng điện:
- Khi nạp nhờ nguồn điện nạp mà ở mạch ngoài các điện tử “e” chuyển động từ các bản cực âm đến các bản cực dương – đó là dòng điện nạp In.
- Khi phóng điện dưới tác động của sức điện động riêng của ắc quy các điện tử sẽ chuyển động theo hướng ngược lại ( từ dương đến âm và tạo thành dòng điện phóng Ip ) - Khi ắc quy đã nạp no, chất tác dụng ở các bản cực dương là PbO2 còn ở các bản cực âm là chì xốp Pb, khi phóng điện các chất tác dụng ở hai bản cực đều trở thành sunfat chì PbSO4 có dạng tinh thể nhỏ.
Các quá trình hóa học xảy ra trong ắc quy có thể viết một cách vắn tắt như sau : Trên bản cực dương :
PbO2 + 3H+ + HSO4- + 2e ¬ →phongnap PbSO4 + 2H2O
Trên bản cực âm : Pb + H2SO4 phong nap → ¬ PbSO4 + 2e + 2H
Ở dạng tổng quát, có thể đặc trưng các quá trình trên bằng cách lập bảng:
Trạng thái của
ắc quy Bản cực dương
Dung dịch
điện phân Bản cực âm Đã được nạp no Đã phóng hết điện PbO2(oxit chì) ↓↑ PbSO4 (sunphat chì tinh thể nhỏ) 2H2SO4 (axit sunfuric) ↓↑ 2H2SO4 ( nước ) Pb (chì xốp nguyên chất) ↓↑ PbSO4 (sunfat chì tinh thể nhỏ)
Tỷ lệ giữa mật độ axit trong dung dịch so với mật độ nước gọi là tỷ trọng đặc trưng, là một trong những thông số quan trọng của ắc quy, xác định điểm nhiệt độ hoá rắn của dung dịch khi ắc quy phóng hết. Điểm nhiệt độ hoá rắn của dung dịch lại xác định khả năng làm việc của ắc quy tại các môi trường nhiệt độ khác nhau. ở môi trường nhiệt độ càng thấp càng yêu cầu tỷ trọng đặc trưng của ắc quy phải cao. Tỷ trọng đặc trưng khi ắc quy nạp đầy thường trong phạm vi 1,250 đến 1,280 ở nhiệt độ 27oC, nghĩa là mật độ dung dịch lớn hơn nước sạch 1,25 đến 1,28 lần. Khi ắc quy phóng hết điện, tỷ trọng đặc trưng sẽ giảm dần về 1. Điện áp định mức của một ngăn ắc quy chì là khoảng 2,1 V.
Loại ắc quy này có tuổi thọ cao, dung lượng lớn. Ắc quy chì - axit được sử dụng phổ biến trong hệ quang điện làm việc độc lập vì nó có giá thành hợp lý, tính tiện dụng và khả năng lưu giữ điện năng từ vài tiếng đồng hồ đến vài ngày.