Quá trình biến đổi năng lượng của Ắc Quy

Ắc-quy là nguồn có tính chất thuận nghịch ,nó tích trữ và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng .Quá trình ắc-quy cung cấp điện năng cho mạch ngoài gọi là quá trình phóng điện ,quá trình ắc-quy được dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện.

Trên thị trường hiện nay dùng fổ biến là ăc-quy a-xit.Loại ăc-quy này có bản cực dương là đi-ô-xít chì () ,các bản cực âm là chì (), dung dịch điện fân là a-xit sunfuaric ().

Phản ứng hoá học biểu diễn quá trình chuyển hoá năng lượng của ăc-quy :

Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

a.Quá trình nạp điện cho ăc-quy :

    Khi đổ dung dịch a-xit sunfuric vào  các ngăn của bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat :

PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2)

Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu của ăc-quy thì dòng một chiều sẽ được khép kín qua mạch ăc-quy  và dòng đó đi theo chiều: cực dương nguồn một chiều ®đầu cực 1 ăc-quy ®chùm bản cực 1®qua dung dịch điện fân®bản cực 2®đầu cực 2 của ăc-quy ®cực âm nguồn một chiều.

Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện fân fân ly:

H2SO4 => H+ + SO4

Catiôn theo dòng điện đi về fía chùm bản cực nối với âm nguồn điện

và tạo ra fản ứng tại đó:

2H2 + PbSO4 -> H2SO4  + Pb

Các aniôn  chạy về fía chùm bản cực nối với cực điệnương của nguồn điện tạo ra fản ứng tại đó :

PbSO4   +   2H2O + cc ->  2h2SO4 + PbO2

Kết quả là ở các chùm bản cực được nối với bản cực dương của nguồn điện có chì điô-xit  , ở chùm bản cực kia có chì . Như vậy , hai loại chùm cực đã có sự khác nhau về cực tính .

Khi nạp ăc-quy ,lúc đầu điện thế tăng dần từ 2V¸2,4V .Nếu vẫn tiếp tục nạp giá trị này nhanh chóng tăng lên 2,7V và giữ nguyên.Thời gian này gọi là thời gian nạp nó ,nó có tác dụng làm cho phân tử các chất tác dụng ở sâu bên trong lòng bản cực được biến đổi hoàn toàn ,nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của ắc-quy .Trong sử dụng thời gian nạp no  của ắc-quy thường kéo dài khoảng 2h¸3h , trong khoảng thời gian này hiệu điện thế của ăc-quy và nồng độ dung dịch điện phân không thay dổi.Sau khi ngắt mạch nạp , điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện phân của ăc-quy giảm xuống và ổn định, đây gọi là thời gian nghỉ của ăc-quy sau khi nạp .Nguyen_ly_hoat_dong_ac_quy_2.jpg

Có thể nạp điện cho ăc-quy với dòng điện cố định hoặc nạp ở điện thế  không đổi . Nạp ở dòng điện cố định sẽ nhanh nhưng tốn năng lượng hơn chế độ nạp ở điện thế không đổi.

 

b.Quá trình phóng điện ở ăc-quy :

 Trong quá trình phóng điện của ăc-quy , xảy ra các phản ứng hoá học sau:

Tại cực dương :  2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2

Tại cực âm:        Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2

Như vậy khi ắc-quy phóng điện , chì sunfat lại được hình thành ở hai chùm bản cực , làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau còn dung dịch a-xit bị phân tích thành catiôn 2 và aniôn  , đồng thời quá trình phóng điện cũng tạo ra nước trong dung dịch , do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ắc-quy giảm dần .

Quá trình phóng điện của ắc-quy cũng có thể chia làm hai giai đoạn :ở giai đoạn đầu điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện phân của ắc-quy giảm chậm,đây gọi là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phép của ăc-quy .Trong giai đoạn tiếp theo ,điện áp ắc-quy sẽ giảm rất nhanh .