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铅酸电池化学

1859
  • Gaston Planté
历史实验室环境中的铅酸蓄电池,阳极为铅,阴极为二氧化铅。

(图片仅供参考)

首款商业化成功的可充电电池。它采用铅 (Pb) 阳极、二氧化铅 (PbO₂) 阴极和硫酸 (H₂SO₄) 电解质。放电过程中,两个电极均转化为硫酸铅 (PbSO₄),并消耗硫酸。该过程可通过施加外部电流实现化学可逆,使其成为一种实用且可靠的储能系统。

The lead-acid battery’s operation is based on a reversible double sulfate reaction. In a fully charged state, the negative electrode is pure, spongy lead (Pb), and the positive electrode is lead dioxide (PbO₂). Both are immersed in an electrolyte of approximately 37% sulfuric acid (H₂SO₄) in water.

放电过程中,会发生以下半反应。阳极:[latex]Pb(s) + HSO₄⁻(aq) rightarrow PbSO₄(s) + H⁺(aq) + 2e⁻[/latex]。阴极:[latex]PbO₂(s) + HSO₄⁻(aq) + 3H⁺(aq) + 2e⁻ rightarrow PbSO₄(s) + 2H₂O(l)[/latex]。在这两个反应中,活性物质都转化为硫酸铅,同时消耗硫酸并生成水。硫酸的消耗会导致电解液的比重(密度)降低,从而可以使用比重计轻松有效地估算电池的荷电状态。

给电池充电时,施加外部电压,迫使反应逆向进行。负极板上的硫酸铅还原成铅,正极板上的硫酸铅还原成二氧化铅。水被消耗,硫酸再生,电解液的比重增加。尽管该技术能量重量比低,且铅对环境有害,但其低成本、高可靠性和提供高浪涌电流的能力确保了其持续广泛应用,尤其是在汽车领域。

UNESCO Nomenclature: 2203
- 电化学

类型

化学过程

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 电解的发现和一些化学反应的可逆性
  • 丹尼尔电池和其他不可充电原电池
  • 开发能够提供直流电充电的发电机
  • 改进的铅板制造技术

应用程序

  • 汽车启动、照明和点火 (SLI) 电池
  • 数据中心和医院的不间断电源(UPS)
  • 应急照​​明系统
  • 偏远地区家庭离网电力系统
  • 叉车和高尔夫球车的推进装置

专利:

NA

潜在创新理念

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相关词:铅酸电池、可充电电池、SLI、硫酸、二氧化铅、阳极、阴极、加斯顿·普朗特。

历史背景

铅酸电池化学

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1868

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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