химический каталог




Курс общей химии

Автор Э.И.Мингулина, Г. Н.Масленникова, Н.В.Коровин, Э.Л.Филиппов

ри заряде аккумулятор работает как электролизер, при разряде — как гальванический элемент. Процессы заряда аккумуляторов осуществляются многократно.

Аккумулятор в наиболее простом виде имеет два электрода (анод и катод) и ионный проводник между ними. На аноде как при разряде, так и при заряде протекают реакции окисления, на катоде — реакции восстановления. Так как при разряде аккумулятор работает как гальванический элемент, то разрядные характеристики его описываются уравнениями (XVI. 1) — (XVI.5). Напряжение аккумулятора при разряде меньше ЭДС из-за поляризации и омических потерь. Емкость аккумулятора зависит от природы и количества реагентов (активных масс) и уменьшается при увеличении плотности тока из-за снижения степени использования активных масс. Емкость также может падать при хранении из-за побочных реакций (саморазряда). Поскольку при заряде аккумулятор работает как электролизер, то его напряжение описывается уравнением для электролизера [см. уравнение (VI 1.21) ]. Напряжение аккумулятора при заряде выше ЭДС и возрастает с увеличением плотности тока.

В процессе разряда и заряда изменяется состав активных масс аккумулятора и соответственно ЭДС и напряжение. Разрядное напряжение уменьшается, а зарядное напряжение возрастает во времени. Кривые изменения напряжения аккумулятора во времени называют разрядными и зарядными кривыми. В аккумуляторах могут применяться химические реакции, которые при заряде и разряде протекают обратимо с большими скоростями и малыми потерями на побочные процессы. Аккумулятор должен иметь высокую емкость, применяемые материалы должны быть доступными и недорогими.

В настоящее время наиболее распространенными являются свинцовые аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется раствор H2SO4, поэтому они называются еще кислотными. Электроды кислотного аккумулятора представляют собой свинцовые решетки, погруженные в электролит H2SO4. Решетки вначале заполняются оксидом свинца, который при взаимодействии с H2SO4 превращается в PbS04. При работе аккумулятора на одном электроде (аноде) протекают реакции, при которых степень окисления свинца меняется от + 2 до 0 и обратно:

PbSCU + 2е~ Pb° + SO?-; Е&Ь/РИО, = - 0,36 В,

разряд

а на другом электроде (катоде) степень окисления свинца меняется от +2 до -f- 4 и обратно:

+ 2 заряд +4

PbS04 — 2е~ + 2Н20 > Pb02 + SO?" + 4Н+; E0PbCVPbso, = 1,68 В.

разряд

Суммарная реакция в аккумуляторе

заряд

2PbS04 + 2Н20 г > РЬ + Pb02 + 4Н+ +2S042" разряд

ЭДС аккумулятора, равная разности потенциалов электродов, может быть рассчитана по уравнению

Сэ — tpbO?/PbS04 — tpbSO«/Pb ~ ?э п—oF 1п —~л~

2F a„l0 '

где ?2 = E0PbOa/Pbso4 - E°Pbso4/Pb = 1,68 В-(-0,36) В = 2,04 В.

В результате заряда активная масса одного электрода превращается из PbS04 в РЬ, а активная масса второго электрода из PbS04 превращается в РЬ02. Так как ЭДС аккумулятора зависит от концентрации серной кислоты, которая при заряде аккумулятора возрастает, то растет и ЭДС аккумулятора. Можно было бы увеличить ЭДС аккумулятора путем заливки его концентрированной серной кислотой, однако при повышении концентрации

H2SO4 свыше 30 % уменьшается ее электрическая проводимость и растет растворимость свинца, поэтому оптимальными являются 32—39 %-ные растворы H2S04 (пл. 1,24—1,30 г/см3). Напряжение при заряде выше ЭДС и растет в течение заряда. В конце заряда напряжение достигает значения, достаточного для электролиза воды, тогда начинается выделение водорода и кислорода:

2Н+ + 2е~ Н2, Н20 - 2е~ l/202 + 2Н+

В конце заряда происходит только электролиз воды, поэтому выделение пузырьков газа («кипение») служит признаком окончания заряда свинцового аккумулятора.

При разряде аккумулятора падает его ЭДС и напряжение. Первоначально напряжение изменяется относительно мало. Однако при напряжении ниже 1,7 В (пл. H2SO4 1,17 г/см3) темп уменьшения напряжения возрастает. При этом на электродах образуется неактивная пленка PbS04 особой кристаллической структуры (происходит так называемое сульфатирование), которая изолирует активную массу электрода от электролита. Вследствие этого рекомендуется проводить разряд аккумулятора до напряжения не ниже 1,7 В.

Свинцовый аккумулятор обладает существенными достоинствами: высоким КПД (около 80 %), высокой ЭДС и относительно малым ее изменением при разряде, простотой и невысокой ценой. Недостатки свинцовых аккумуляторов: небольшая удельная энергия (20—30 Вт-ч/кг), саморазряд аккумулятора при хранении и малый срок службы (2—5 лет). Свинцовые аккумуляторы широко используют на электростанциях, телефонных узлах, на железных дорогах, подводных лодках, самолетах, автомобилях, электрокарах и других устройствах.

Промышленность выпускает также щелочные аккумуляторы. Наиболее распространенные из них никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы. Положительный электрод содержит гидроксид никеля, отрицательный электрод — соответственно кадмий или железо. Ионным проводником служит 20—23 %-ный раствор КОН. Суммарные

страница 195
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210

Скачать книгу "Курс общей химии" (2.81Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
курсы корел дро и фотошоп в омске
CHR-2272 PR
кондиционер air handling unit kv1k1
Дизельные котлы Unical Ellprex TX N 380

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)