مناقشة حول الأنود والكاثود لبطارية حمض الرصاص

الالأنود والكاثود في البطارية عكس ذلك مباشرة، ولكنهمتشارك أيضًا في التفاعل الكيميائي. عند التفريغ، يتم توصيل البطارية بحمل الدائرة الخارجية، وتتدفق الإلكترونات من اللوحة السالبة عبر حمل الدائرة الخارجية إلى اللوحة الموجبة، وبالتالي تنخفض إمكانات اللوحة الموجبة.

عند الشحن، يكون عكس رد فعل التفريغ. يتم توصيل الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية بمصدر طاقة التيار المستمر عندما يكون جهد مصدر الطاقة أعلى من القوة الدافعة الكهربائية(و) للبطارية، يتدفق التيار إلى القطب الموجب للبطارية ويتدفق خارج القطب السالب للبطارية، أي أن الإلكترونات تتدفق إلى القطب السالب بواسطة اللوحة الموجبة عبر الدائرة الخارجية.

قبل تفريغ القطب السالب للبطارية، يكون لسطح القطب شحنة سالبة، والمحلول القريب منه له شحنة موجبة، ويكون الاثنان في حالة توازن. عند التفريغ، يتم إطلاق الإلكترونات على الفور إلى الدائرة الخارجية. تتناقص الشحنة السالبة على سطح القطب، بينما يتقدم تفاعل الأكسدة في ذوبان المعدن ببطء(مو -&نبسب;و →أنا+)، والتي لا يمكن أن تكمل تقليل الإلكترونات على سطح القطب في الوقت المناسب، وتتغير الحالة المشحونة على سطح القطب.

تعمل حالة انخفاض الشحنة السالبة على السطح على تشجيع الإلكترونات الموجودة في المعدن على مغادرة القطب والأيون المعدني أنا+ للانتقال إلى المحلول، مما يؤدي إلى تسريع أنا－و→أنا+رد فعل. هناك دائمًا لحظة يتم فيها الوصول إلى توازن ديناميكي جديد.

ومع ذلك، بالمقارنة مع ما قبل التفريغ، فإن عدد الشحنات السالبة على سطح القطب يتناقص، ويصبح جهد القطب المقابل موجبًا. أي أن جهد الاستقطاب الكهروكيميائي يصبح مرتفعا مما يعيق بشدة تيار الشحن الطبيعي. وبالمثل، عندما يتم تفريغ القطب الموجب للبطارية، يقل عدد الشحنات الموجبة على سطح القطب ويصبح جهد القطب سالبًا.

كيف هو الجهد الإيجابية والسلبية القطب في البطارية المتولدة

يمكن للتيار أن يتدفق عبر سلك لأن هناك فرقًا بين طاقة الوضع العالية وطاقة الوضع المنخفضة في التيار. ويسمى هذا الاختلاف فرق الجهد أو الجهد. بمعنى آخر، في الدائرة الكهربية، يُسمى فرق الجهد بين أي نقطتين بالجهد عند تلك النقاط. ويمثل الجهد عادة بالحرف U، ووحدة الجهد هي فولت (V)، وهي اختصار لكلمة فولت، ويمثلها الرمز V. ويمكن التعبير عن الجهد العالي بالكيلو فولت (كيلو فولت)، ويمكن التعبير عن الجهد المنخفض بالميلي فولت (م ف) أو بالميكروفولت (مالخامس). الجهد هو سبب التيار الكهربائي.

جهد البطارية المعروف أيضًا باسم القوة الدافعة الكهربائية، تحتوي البطارية على أقطاب كهربائية موجبة وسالبة، والقوة الدافعة الكهربائية هي الفرق بين جهد القطب الكهربائي المتوازن لقطبين، على سبيل المثال بطارية الرصاص الحمضية، E=و+0-و-0+آر تي/F*داخل(أH2SO4/أH2O).

و- القوة الدافعة الكهربائية

و+0 - جهد القطب القياسي الموجب، قيمته 1.690

و-0 - جهد القطب القياسي السلبي، قيمته -0.356

R - ثابت الغاز العام وقيمته 8.314

T - درجة الحرارة، وهي مرتبطة بدرجة حرارة البطارية

F - ثابت فاراداي وقيمته 96500

أH2SO4 - نشاط حامض الكبريتيك، وتركيز حامض الكبريتيك

أH2O - نشاط الماء، ويعتمد على تركيز حامض الكبريتيك

كما يتبين من المعادلة أعلاه، فإن القوة الدافعة الكهربائية القياسية لبطارية الرصاص الحمضية هي 1.690- (-0.0.356) = 2.046 فولت، وبالتالي فإن الجهد الاسمي للبطارية هو 2 فولت. ترتبط القوة الدافعة الكهربائية لبطارية حمض الرصاص أيضًا بدرجة الحرارة وتركيز حمض الكبريتيك.

عند تفريغ البطارية، يكون التفاعل الإيجابي هو: ثاني أكسيد الرصاص+4H++سو42-+ 2E -=كبريتات الرصاص+2H2O

التفاعل السلبي :الرصاص+سو42-- 2E -=كبريتات الرصاص

التفاعل الكلي: ثاني أكسيد الرصاص+الرصاص+2H2SO4===2PbSO4+2H2O (التفاعل على اليمين هو التفريغ، والتفاعل على اليسار هو الشحن)

عند شحنه، إذا كان متصلاًبشكل عكسي، هو - هي يحترق لأنه في المعادلة الكيميائية أعلاه، رد فعل الشحن لا يعمل كما ينبغي، وبالتالي فإن المادة الموجودة في البطارية يمكن أن تحترقلار يمكن إعادة تدويرها،ثم يحترق.