Z chemią w przyszłość

196 Rozdział 8
W ostatnich latach mniej trwałe tzw. ogniwa kwaśne są wypierane przez tzw. ogniwa
zasadowe (alkaliczne), w których chlorek amonu zastępuje się wodorotlenkiem potasu −
niepowodującym korozji cynku (hydroliza NH 4 Cl prowadzi do zakwaszenia środowiska).
Jeszcze jednym typem ogniw, z którym na
pewno każdy się zetknął, jest akumulator ołowiowy.
Znalazł on zastosowanie przede wszystkim
jako źródło prądu w samochodach. Jego
największą zaletą jest to, że należy do ogniw odwracalnych,
czyli takich, które po wyczerpaniu
można ładować (regenerować).
Akumulator składa się z płytek lub siatek
ołowianych zanurzonych w roztworze H 2 SO 4
o gęstości d = 1,3 g/cm 3 . Zagłębienia w jednej
z płytek wypełnione są ołowiem metalicznym,
a w drugiej PbO 2 .
anoda
katoda
tlenek ołowiu(IV)
ołów
kwas siarkowy(VI)
Rys. 8.8. Model akumulatora ołowiowego
Podczas pracy akumulatora (rozładowywanie) na elektrodzie ołowianej (anodzie) zachodzi
reakcja:
Pb + SO 4
2–
PbSO 4 + 2e
Proces zachodzący na katodzie (PbO 2 ) możemy opisać równaniem:
PbO 2 + 4H + + SO 4
2–
+ 2e PbSO 4 + 2H 2 O
Sumarycznie reakcje zachodzące na obu elektrodach opisuje równanie:
Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 = 2PbSO 4 + 2H 2 O
Podczas pracy akumulatora zużywa się kwas siarkowy(VI) (powstaje PbSO 4 ) i gęstość
roztworu kwasu stale maleje. W celu ponownego naładowania akumulatora do jego końcówek
przykłada się odpowiednie napięcie. Należy połączyć akumulator z zewnętrznym
źródłem prądu, tak aby biegły reakcje odwrotne w stosunku do tych, które zachodzą w czasie
pobierania prądu.
V
Pb Pb | PbO 2
_
+
_
_ +
Pb | PbSO 4
H 2 SO 4
+
Pb | PbSO 4
H 2 SO 4
Praca akumulatora:
Pb + SO 4
2–
PbSO 4 + 2e
PbO 2 + 4H + + SO 4
2–
+ 2e PbSO 4 + 2H 2 O
Ładowanie akumulatora:
PbSO 4 + 2e Pb + SO 4
2–
PbSO 4 + 2H 2 O PbO 2 + 4H + + SO 4
2–
+ 2e
Rys. 8.9. Procesy zachodzące w akumulatorze ołowiowym