Définition: La batterie qui utilise du plomb éponge et du peroxyde de plomb pour la conversion de l’énergie chimique en puissance électrique, ce type de batterie est appelée batterie d’acide de plomb. La batterie d’acide de plomb est le plus souvent utilisée dans les centrales électriques et les sous-stations car elle a une tension cellulaire plus élevée et un coût plus bas.
Construction d’une batterie d’acide de plomb
Les différentes parties de la batterie d’acide de plomb sont illustrées ci-dessous. Le récipient et les plaques sont la partie principale de la batterie d’acide de plomb. Le conteneur stocke l’énergie chimique qui est convertie en énergie électrique à l’aide des plaques.
1. CONTERITEUR – Le récipient de la batterie d’acide de plomb est en verre, du bois doublé de plomb, de l’ebonite, le caoutchouc dur du composé bitumineux, des matériaux en céramique ou des plastiques moulés et sont assis en haut pour éviter la décharge de l’électrolyte. Au bas du récipient, il y a quatre côtes, sur deux d’entre elles reposent la plaque positive et les autres soutiennent les plaques négatives.
Le prisme sert de soutien aux plaques et en même temps les protéger d’un court-circuit. Le matériau dont les récipients de batterie sont fabriqués devraient être résistants à l’acide sulfurique, ne devraient pas se déformer ou poreux, ou contenir des impuretés qui endommagent l’électrolyte.
2. Plaque – La plaque de la cellule au plomb est de conception diversifiée et elles constituent toutes une forme d’une grille qui est composée de plomb et de matériau actif. La grille est essentielle pour mener le courant électrique et pour distribuer le courant également sur le matériau actif. Si le courant n’est pas uniformément distribué, le matériau actif se déménagera et tombera.
Les grilles sont composées d’un alliage de plomb et d’antimoine. Ceux-ci sont généralement fabriqués avec la côte transversale qui traverse les lieux à un angle droit ou en diagonale. La grille des plaques positives et négatives est de la même conception, mais les grilles des plaques négatives sont rendues plus légères car elles ne sont pas aussi essentielles pour la conduction uniforme du courant.
Les plaques de la batterie sont de deux types. Ce sont les plaques formées ou les plaques de plante et les plaques collées ou fias.
Les assiettes de Plante sont utilisées en grande partie pour les batteries stationnaires car elles sont plus lourdes et plus coûteuses que les plaques collées. Mais les plaques sont plus durables et moins susceptibles de perdre des matériaux actifs par charge et décharge rapide. La plaque de plantations a un rapport de poids de faible capacité.
Le processus Faure convient beaucoup à la fabrication de plaques négatives plutôt que des plaques positives. Le matériau actif négatif est assez difficile et subit un changement relativement faible par rapport à la charge et à la décharge.
3. Matériel actif – Le matériau d’une cellule qui prend une participation active à une réaction chimique (absorption ou évolution de l’énergie électrique) pendant la charge ou la décharge est appelée matériau actif de la cellule. Les éléments actifs de l’acide de plomb sont
- Plomb du peroxyde (PBO2) – il forme le matériau actif positif. Le PBO2 sont de couleur au chocolat noir.
- Avance d’éponge – sa forme le matériau actif négatif. Il est de couleur gris.
- Diluer l’acide sulfurique (h2DONC4) – Il est utilisé comme électrolyte. Il contient 31% d’acide sulfurique.
Le plomb du peroxyde de plomb et le plomb éponge, qui forment les matériaux actifs négatifs et positifs, ont la petite résistance mécanique et peuvent donc être utilisés seuls.
4. Séparateurs – Les séparateurs sont des feuilles minces de matériaux non conducteurs composés de bois de plomb chimiquement traité, de caoutchoucs poreux ou de tapis de fibre de verre et sont placés entre le positif et le négatif pour les isoler les uns des autres. Les séparateurs sont rainurés verticalement d’un côté et sont lisses de l’autre côté.
5. Terminaux de batterie – Une batterie a deux bornes le positif et le négatif. La borne positive avec un diamètre de 17,5 mm en haut est légèrement plus grande que la borne négative qui mesure 16 mm de diamètre.
Principe de travail de la batterie d’acide de plomb
Lorsque l’acide sulfurique se dissout, ses molécules se divisent en ions hydrogène positifs (2H+) et les ions négatifs sulfate (donc4–) et bouger librement. Si les deux électrodes sont immergées dans des solutions et connectées à l’alimentation en courant continu, les ions hydrogène étant chargés positivement et se sont déplacés vers les électrodes et connectés à la borne négative de l’alimentation. Le so4– Les ions chargés négativement se sont déplacés vers les électrodes liées à la terminale positive de la principale alimentation (c’est-à-dire l’anode).
Chaque ion hydrogène prend un électron de la cathode, et chaque ions sulfates prend les deux ions négatifs des anodes et réagit avec de l’eau et forme de l’acide sulfurique et d’hydrogène.
L’oxygène, qui produit à partir de l’équation ci-dessus, réagit avec l’oxyde de plomb et forme du peroxyde de plomb (PBO2.) Ainsi, lors de la charge, la cathode de plomb reste en plomb, mais l’anode de plomb est converti en peroxyde de plomb, de couleur chocolat.
Si la source d’alimentation CC est déconnectée et si le voltmètre se connecte entre les électrodes, il montrera la différence de potentiel entre eux. Si le fil relie les électrodes, le courant s’écoulera de la plaque positive à la plaque négative à travers un circuit externe, c’est-à-dire que la cellule est capable de fournir de l’énergie électrique.
Action chimique pendant la décharge
Lorsque la cellule est pleine décharge, alors l’anode est de peroxyde de plomb (PBO2) et une cathode est en plomb à l’éponge métallique (PB). Lorsque les électrodes sont connectées par une résistance, la décharge cellulaire et les électrons s’écoulent dans une direction opposée à celle pendant la charge.
Les ions hydrogène se déplacent vers l’anode et atteignant les anodes reçoivent un électron de l’anode et deviennent de l’atome d’hydrogène. L’atome d’hydrogène est en contact avec un PBO2donc il attaque et forme du sulfate de plomb (PBSO4), de couleur blanchâtre et d’eau selon l’équation chimique.
L’ion de sulfate (donc4–) se déplace vers la cathode et y atteindre abandonner deux électrons devient radical donc4attaquez la cathode de plomb métallique et formez de la couleur de sulfate de plomb blanchâtre selon l’équation chimique.
Action chimique pendant la recharge
Pour la recharge, l’anode et la cathode sont connectées à la terminale positive et négative du secteur d’alimentation en courant continu. Les molécules de l’acide sulfurique se divisent en ions de 2h+ et ainsi4–. Les ions hydrogène chargés positivement se sont déplacés vers les cathodes et reçoivent deux électrons à partir de là et forment un atome d’hydrogène. L’atome d’hydrogène réagit avec la cathode de sulfate de plomb formant le plomb et l’acide sulfurique selon l’équation chimique.
DONC4– ion se déplace vers l’anode, abandonne ses deux électrons supplémentaires4réagissez avec l’anode de sulfate de plomb et la forme entraîne du peroxyde et de l’acide sulfurique en plomb selon l’équation chimique.
La charge et la décharge sont représentés par une seule équation réversible ci-dessous.
L’équation doit lire vers le bas pour la décharge et vers le haut pour la recharge.