鉛酸蓄電池正負(fù)極之間的關(guān)系

冬日暖陽2024 2016-09-27

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蓄電池中的正負(fù)極它們直接是對立得到,但有同時參加化學(xué)反應(yīng)。放電時蓄電池與外電路的負(fù)荷接通,電子從負(fù)極板經(jīng)過外電路的負(fù)荷流往正極板,使正極板的電位下降。

充電時,它是放電反應(yīng)的逆過程。充電時蓄電池的正負(fù)兩極接通直流電源,當(dāng)電源電壓高于蓄電池的電動勢E時,電流由蓄電池的正極流入,從蓄電池的負(fù)極流出,也就是電子由正極板經(jīng)外電路流往負(fù)極板。

　　電池的負(fù)極放電前,電極表面帶有負(fù)電荷,其附近溶液帶有正電荷,兩者處于平衡狀態(tài)。放電時,立即有電子釋放給外電路。電極表面負(fù)電荷減少,而金屬溶解的氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢Me－e→Me＋,不能及時補(bǔ)充電極表面電子的減少,電極表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化。

　　這種表面負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進(jìn)金屬中電子離開電極,金屬離子Me＋轉(zhuǎn)入溶液,加速Me－e→Me＋反應(yīng)進(jìn)行。總有一個時刻,達(dá)到新的動態(tài)平衡。

　　但與放電前相比,電極表面所帶負(fù)電荷數(shù)目減少了,與此對應(yīng)的電極電勢變正。也就是電化學(xué)極化電壓變高,從而嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。同理,電池正極放電時,電極表面所帶正電荷數(shù)目減少,電極電勢變負(fù)。

電流之所以能夠在導(dǎo)線中流動,也是因為在電流中有著高電勢能和低電勢能之間的差別。這種差別叫電勢差,也叫電壓。換句話說，在電路中,任意兩點之間的電位差稱為這兩點的電壓。通常用字母U代表電壓,電壓的單位是伏特（V）,簡稱伏,用符號V表示。高電壓可以用千伏（kV）表示,低電壓可以用毫伏（mV）表示,也可以用微伏(μv)表示。電壓是產(chǎn)生電流的原因。

蓄電池的電壓又稱電動勢,蓄電池內(nèi)有正、負(fù)兩個電極,電動勢是兩個電極的平衡電極電位之差,以鉛酸蓄電池為例,E=Ф+0-Ф-0+RT/F*In(αH2SO4/αH2O)。

其中：E—電動勢

Ф+0—正極標(biāo)準(zhǔn)電極電位,其值為1.690

Ф-0—負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)電極電位,其值為-0.356

R—通用氣體常數(shù),其值為8.314

T—溫度,與電池所處溫度有關(guān)

F—法拉第常數(shù),其值為96500

αH2SO4—硫酸的活度,與硫酸濃度有關(guān)

αH2O—水的活度,與硫酸濃度有關(guān)

從上式中可看出,鉛酸蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢為1.690-（-0.0.356）=2.046V,因此蓄電池的標(biāo)稱電壓為2V。鉛酸蓄電池的電動勢還與溫度及硫酸濃度有關(guān)。

蓄電池放電時,正極反應(yīng)為:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

負(fù)極反應(yīng):Pb+SO42--2e-=PbSO4