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充电过程与放电过程的化学能

   发布时间:2025-04-17 16:36:12   来自:bhzjx

放电过程:化学能→电能

电极反应

正极(PbO₂):二氧化铅(PbO₂)与电解液中的硫酸(H₂SO₄)反应,生成硫酸铅(PbSO₄)并释放电子

负极(Pb):金属铅(Pb)与硫酸反应,同样生成硫酸铅(PbSO₄),同时释放电子。

总反应式:

$$text{PbO}_2 + text{Pb} + 2text{H}_2text{SO}_4 rightarrow 2text{PbSO}_4 + 2text{H}_2tex

t{O}$$

电流路径

外部电路:电子从负极(Pb)经负载流向正极(PbO₂),形成放电电流。

内部电路:电解液中的氢离子(H⁺)向正极迁移,硫酸根离子(SO₄²⁻)向负极迁移,维持电荷平衡。电解液变化硫酸浓度逐渐降低,生成水(H₂O),电解液密度下降。实际应用中,可通过测量电解液密度判断放电深度,密度低于1.20 g/cm³时需终止放电,避免过放导致极板硫化(硫酸铅结晶增大,阻碍后续充电)。充电过程:电能→化学能

电极反应

正极(PbSO₄):在外加直流电源作用下,硫酸铅被氧化为二氧化铅(PbO₂)。

负极(PbSO₄):硫酸铅被还原为海绵状金属铅(Pb)。

总反应式(放电的逆过程):

$$2text{PbSO}_4 + 2text{H}_2text{O} rightarrow text{PbO}_2 + text{Pb} + 2text{H}_

2text{SO}_4$$

电流路径

外部电路:充电电流从电源正极流入蓄电池正极,经电解液后从负极流出。

内部电路:H⁺向负极移动,SO₄²⁻向正极移动,形成离子回路。

电解液恢复

硫酸浓度回升,水分减少,密度升高至1.28 g/cm³左右即为充满标志。若继续充电,将电解水产生氢氧气

体(H₂和O₂),导致失水并可能引发爆燃风险,故需严格控压。

 


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