Acumulator cu Plumb

1.Introducere

Pilele sunt generatoare electrochimice de curent continuu constituite din doi electrozi metalici introdusi intr-o solutie de electrolit.

Acumulatoarele sunt dispozitive care acumuleaza energia electrica prin conversie electrochimica.Ele sunt reversibile,in sensul ca acumuleaza energie electrica in regimul de incarcare de la o sursa de curent cuntinuu si genereaza energia acumulata atunci cand sunt conectate la un circuit receptor.

La baza functionarii pilelor si acumulatoarelor electrice stau fenomenele electrochimice.

Cand se introduce un electrod metalic intr-o solutie de electrolit apare,in stratul de contact,un camp electric imprimat galvanic si deci o tensiune de contact intre electrod si solutie.Aceasta tensiune depinde de materialul electrodului,de concentratia electrolitului,de temperatura etc. si se numeste potential de electrod.

Masurarea potentialului de electrod se face in raport cu un potential de referinta- al hidrogenului- iar valorile pentru cateva elemente sunt indicate in tabelul urmator:

Valori ale potentialului de electrod [V]

Zn Fe Cd Ni Pb Sn H Cu Hg Ag Pt

-0.77 -0.43 -0.42 -0.23 -0.15 -0.14 0 +0.34 +0.76 +0.8 +1.2

Tensiunea electromotoare a unei pile electrice formate din electrozi de materiale diferite este:

e = Ve1-Ve2 (9.1)

unde: Ve1 este potentialul de electrod pozitiv;

Ve2 este potentialul de electrod negativ.

O pila electrica conectata la un circuit exterior produce un curent electric circuit.Prin circulatia acestui curent,se produce in interiorul pilei acumularea ionilor hidroxil (OH-) la anod (polul +) si a ionilor de hidrogen la catod.Drept dezultat,se produce o scadere a t.e.m a pilei si deci a curentului din circuit,fenomen denumit polarizare electrolitica.

Rezistenta interna a pilei creste,iar curentul debitat in circuitul exterior scade.Limitarea acestor fenomene se face prin folosirea de substante cu rol de depolarizant.

Toate tipurile de acumulatoare sunt caracterizate de aceleasi marimi ca si pilele electrice (tensiune electromotoare,rezistenta interna si capacitatea de debitare) si in plus de urmatoarele:

- curentul maxim de descarcare (care nu trebuie de depasit);

- randamentul in calitate de electricitate:

hc=Qdesc../Qinc. (9.3)

care are valori de 80-90% la ambele tipuri de acumulatoare!

- randamentul energetic:

h=Wd/Wi

unde Wd este energia eliberata de descarcare;

Wi este energia primita la incarcare.

Valorile tipice sunt 70-80% la acumulatoarele cu plumb si 45-55% la acumulatoarele alcaline.

2.Principiul de functionare

Spre deosebire de pile,acumulatoarele sunt reversibile in sensul ca reactiile produse la descarcare (cand functioneaza ca generator) se succed in mod invers la incarcare (cand acumulatorul este conectat la o sursa de curent continuu).

Cele mai utilizate acumulatoare sunt cele acide (cu plumb) si cele alcaline.

Acumulatorul cu plumb este prezentat schematic in figura 9.2.Electrozii sunt realizati initial din gratare de plumb acoperite cu un amestec de oxizi de plumb (exemplul minim de plumb Pb3O4 si litarga PbO) si scufundati intr-o solutie apoasa de acid sulfuric.

Prin operatia de „formare” (a carei desfasurare este indicata de catre producator) ce se face prin alimentarea cu curent a acumulatorului,electrozii se transforma astfel:

- placile pozitive ajung de culoare cafenie prin formarea de oxid de plumb PbO2

- placile negative devin cenusii,fiind acoperite cu plumb spongios.