Akumulator kwasowo–ołowiowy to szereg ogniw galwanicznychogniwo galwaniczneogniw galwanicznych, z których każde wytwarza napięcie elektrycznenapięcie elektrycznenapięcie elektryczne rzędu $\mathrm{2,2} \text{V}$. Najczęściej stosowane są akumulatory $12 \text{V}$. W tym celu ogniwa łączy się ze sobą – sześć połączonych ogniw daje $12 \text{V}$ ($6·\mathrm{2,2}=12$).

Ogniwo akumulatora kwasowo–ołowiowego

Pojedyncze ogniwo składa się z:

• elektrody ołowiowej – anodyanodaanody wykonanej z metalicznego ołowiu;

• elektrody z tlenku ołowiu$\text{(IV)}$ (${\text{PbO}}_2$) – katodykatodakatody;

• elektrolitu – wodny roztwór kwasu siarkowego$\text{(VI)}$ ($\text{ok}. 40\%$).

Na elektrodach zachodzą następujące reakcje chemiczne:

Na elektrodzie ujemnej (anodzie) następuje utlenianie:

Na elektrodzie dodatniej (katodzie) następuje redukcja:

W czasie rozładowywania ogniwa następuje:

• zużywanie kwasu siarkowego$\text{(VI)}$. Następuje zmiana gęstości roztworu kwasu siarkowego$\text{(VI)}$, na podstawie której oszacowuje się stan rozładowania akumulatora (gęstość mierzy się np. za pomocą aerometruaerometraerometru);

• pasywacjapasywacjapasywacja elektrod. Na obu elektrodach powstaje słabo przewodząca, nierozpuszczalna warstwa siarczanu$\text{(VI)}$ ołowiu$\text{(II)}$ (${\text{PbSO}}_4$);

• zmniejszenie pojemności ogniwa wraz ze zmniejszeniem ilości ładunku. Dzieje się tak na skutek pobierania prądu oraz zasiarczenia elektrod);

• wzrost oporu wewnętrznego ogniwa, spowodowane zasiarczeniem elektrod.

R18JuOtxgmFup

Na ilustracji znajduje się schemat akumulatora. Na obu elektrodach powstaje warstwa siarczanu ołowiu ${\text{PbSO}}_4$. Elektrody, połączone ze sobą, zanurzone są w rozcieńczonym kwasie siarkowym(<math aria‑label="sześć">VI).

W czasie ładowania ogniwa zachodzi proces odwrotny:

• ołów ($\text{Pb}$) tworzy się na płycie ujemnej, a tlenek ołowiu$\text{(IV)}$ (${\text{PbO}}_2$) – na dodatniej;

• następuje ubytek siarczanu$\text{(VI)}$ ołowiu$\text{(II)}$;

• często następuje wydzielanie się wodoru na płycie ołowianej i tlenu na elektrodzie tlenkowej, czyli tzw. przeładowywanie.

RTAdFLF4LVPEr

Ilustracja przedstawia schemat akumulatora. Elektrodą dodatnią (katodą) jest ${\text{PbO}}_2$ osadzony na ołowiu, ujemną (anodą) jest ołów metaliczny $\text{Pb}$, a elektrolitem ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4\left(\text{aq}\right)$.

Akumulator kwasowo–ołowiowy zbudowany jest z kilku połączonych ze sobą ogniw, umieszczonych w obudowie. Każde ogniwo składa się z na przemian ułożonych płyt ujemnych i dodatnich, oddzielonych od siebie przepuszczalnymi dla elektrolitu separatorami (np. PCV). Pionowe ściany (tzw. grodzie) wewnątrz akumulatora dzielą go na komory (cele), których dna płyty nie dotykają. Każda komora zamknięta jest za pomocą korka. Przez niego wydostają się na zewnątrz tlen i wodór, powstałe podczas ładowania akumulatora. Z dwóch skrajnych ogniw akumulatora wyprowadzone są końcówki biegunowe: dodatnia i ujemna.

Zastosowania akumulatora kwasowo–ołowiowego:

• pojazdy spalinowe i elektryczne;

• zasilanie awaryjne: centrali telefonicznych, oświetlenia ewakuacyjnego, systemów alarmowych.

Słownik

Bibliografia

Czerwiński A., Akumulatory, baterie, ogniwa, Warszawa 2005.

Gomółka J., Kowalczyk F., Franke A., Współczesne chemiczne źródła prądu, Warszawa 1977.

Linden D., Reddy T. B., Handbook of batteries, New York 1993.

Marzecki J., Elektroenergetyczne sieci miejskie, Warszawa 2004.