鉛酸蓄電池的原理是什麼?核電站里的蓄電池有什麼作用?

鉛酸蓄電池是1859年由法國人普蘭特發明的,距今已經有150多年,經過150多年的改進,鉛酸蓄電池廣泛應用於各個領域。核電站里有一類用戶,執行安全儀控功能,緊急情況下執行安全停堆功能,事故發生后執行緩解事故後果功能,比如把壓力容器內的高壓氣體排去卸壓箱,屬於一秒都不能間斷供電的設備,保障這類設備供電安全與穩定性的重任就是鉛酸蓄電池。這是因為鉛蓄電池的具有放電時電動勢較穩定,工作電壓平穩、使用溫度及使用電流範圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好、造價較低等優點。總結就是鉛酸蓄電池工作能力出色還不嬌氣。

鉛酸蓄電池電極是鉛及它的氧化物,電解液是硫酸溶液。放電時,正極主要是鉛-銻-鈣合金欄板,內含氧化鉛為活性物質,負極活性物質是鉛,充電時正負極是硫酸鉛。充電時,應在外接一直流電源,使正、負極板在放電後天生的物質恢復成原來的活性物質,並把外界的電能轉變為化學能儲存起來。在正極板上,在外界電流的作用下,硫酸鉛被離解為二價鉛離子(Pb+2)和硫酸根負離子(SO4-2)由於外電源不斷從正極吸取電子,則正極板四周遊離的二價鉛離子(Pb+2)不斷放出兩個電子來補充,變成四價鉛離子(Pb+4),並與水繼續反應,在正極極板上天生二氧化鉛(PbO2)。在負極板上,在外界電流的作用下,硫酸鉛被離解為二價鉛離子(Pb+2)和硫酸根負離子(SO4 -2),由於負極不斷從外電源獲得電子,則負極板四周遊離的二價鉛離子(Pb+2)被中和為鉛(Pb),並以絨狀鉛附在負極板上。

Advertisements

鉛酸蓄電池具體化學工作原理:1)充電時,電池分為陰陽極,陽極失電子,發生的化學反應是PbSO₄ + 2H₂O- 2e‐ === PbO₂ + 4H﹢ + SO₄²‐,陰極得電子,發生的化學反應為PbSO₄ + 2e‐=== Pb + SO₄²‐。2)放電時,電池分為正負極,負極失電子,發生的化學反應是Pb + SO₄²‐- 2e=== PbSO₄,正極得電子,發生的還原反應為PbO₂ + 4H ﹢ +SO4²‐ + 2e ‐=== PbSO₄ + 2H₂O。當充電進行時,硫酸溶液濃度不斷降低,一般當溶液密度降到1.18mg/ml時,應停止使用,進行充電。

鉛酸蓄電池除了正負極板還有隔板、電解槽、電池蓋、極柱等組成。隔板是為了減少蓄電池的內阻和體積,正、負極板應盡量靠近但彼此又不能接觸而短路,所以在相鄰正負極板間加有絕緣隔板,電解槽提供反應所需的場所,電解蓋為了提供一個較封閉的環境。

Advertisements

當然這種電池也有缺點,缺點是鉛酸蓄電池壽命短、維護頻繁,且需要經常檢查電解液的高度及性質、單位質量儲能小,普通蓄電池一般壽命在2年左右,還有個缺點就是充電過程中會放出氫氣,氫氣屬於易燃易爆氣體,因此核電站蓄電池間的不間斷通風顯得十分重要。

Advertisements

你可能會喜歡