Аккумуляторы

Это устройства, в которых электрическая энергия превращается в химическую, а химическая - снова в электрическую. В аккумуляторах под действием внешнего источника тока накапливается (аккумулируется) химическая энергия, которая затем переходит в электрическую. Процесс накопления химической энергии называют зарядом аккумулятора, процесс превращения химической энергии в электрическую — разрядом аккумулятора. При заряде аккумулятор работает как электролизер, при разряде - как гальванический элемент. Процессы заряда аккумулятора осуществляется многократно.

Аккумулятор в наиболее простом виде имеет 2 электрода (анод и катод) ионный проводник между ними. На катоде как при разряде, так и при заряде протекают реакции окисления, на катоде - реакции восстановления.

В настоящее время наиболее распространены свинцовые аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется раствор Н₂SO₄. Электролиты свинцового аккумулятора обычно представляют свинцовые решетки, опущенные в 32-39%-ный раствор серной кислоты, в результате чего они покрываются пленкой нерастворимого сульфата свинца(II) (PbSO₄).

Суммарная реакция в аккумуляторе:

ЭДС аккумулятора может быть рассчитана по уравнению:

Свинцовый аккумулятор обладает существенными достоинствами: высоким КПД (около 80%), высокой ЭДС и оптимально малым ее изменением при разряде, простотой и невысокой ценой. Недостатки: небольшая удельная энергия, саморазряд аккумулятора при хранении и малый срок службы (2-5 лет).

Свинцовые аккумуляторы должны быть герметичными из-за токсичности свинца.

Промышленность выпускает также щелочные аккумуляторы, например, никель-кадмиевые и никель- железные. Положительный электрод содержит гидроксид никеля, отрицательный электрод - соответственно кадмий или железо. Ионным проводником служит 20-23%-ный раствор КОН. Суммарная реакции:

Достоинства: большой срок службы (10 лет), высокая механическая прочность. Недостатки: невысокий КПД и напряжение.