TURINYS
Įvadas 3
1. Akumuliatorių veikimo principas 4
2. Rūgštinis švino akumuliatorius 4
2.1. Akumuliatorių įkrovimas 5
2.2. Akumuliatorių iškrovimas 6
2.3. Sieros rūgšties konstanta 6
2.4. Akumuliatorių įtampa 6
2.5. Akumuliatorių talpa 7
3. Šarminių geležies ir nikelio, kadmio ir nikelio akumuliatoriai 7
3.1. Šarminiai kadmio – nikelio akumuliatoriai 8
3.1.1. Šarminio akumuliatoriaus įkrovimas 8
3.1.2. Šarminio akumuliatoriaus iškrovimas 8
3.2. Šarminiai geležies – nikelio akumuliatoriai 8
3.3. Šarminių akumuliatorių įtampa 9
4. Šarminis cinko ir sidabro akumuliatorius 9
4.1. Šarminio cinko ir sidabro akumuliatoriaus įtampa 9
Išvados 9
Literatūros sąrašas 10
ĮVADAS
Galvaniniam elementui veikiant, elektrodai ir tirpalas yra sunaudojami, todėl po tam tikro laiko juos tenka keisti naujais. Galvaniniuose elementuose vykstantys cheminiai procesai negrįžtami. Tačiau yra tokių šaltinių, kurių veikimas remiasi grįžtamaisiais cheminiais procesais. Tokie srovės šaltiniai yra vadinami akumuliatoriais.
Akumuliatoriai – tai antriniai cheminiai elektros srovės šaltiniai, kuriuose cheminių reakcijų energija paverčiama elektros energija.Akumuliatoriuose vykstančios oksidacijos ir redukcijos reakcijos yra grįžtamos: medžiagos, sunaudotos reakcijoje, duodančioje elektros energiją, yra vėl atstatomos, leidžiant pro iškrautą akumuliatorių elektros srovę iš pastovios elektros srovės šaltinio.
Akumuliatoriai labai plačiai vartojami įvairiausiems tikslams. Pavyzdžiui, jų baterijos tiekia srovę povandeninių laivų varikliams, plaukiant po vandeniu. Automobiliams ir kitoms transporto priemonėms – apšvietimui (kai automobilis stovi) ir varikliui paleisti (įsijungus varikliui, pradeda veikti elektros srovės generatorius, kuris ne tik tiekia automobiliui elektros srovę, bet ir paruošia (įkrauna) akumuliatorių), kai kuriems mikroelektronikos prietaisams (naudojami mažyčiai akumuliatoriai, iš išorės nesiskiriantys nuo vienkartinių elementų), įvairiausiems laboratoriniams matavimams.
Tada dabar truputi pažvelkime iš arčiau kokiu principu veikia akumuliatoriai, kuo jie skiriasi vienas nuo kito, kuom jie ypatingi.
1. AKUMULIATORIŲ VEIKIMO PRINCIPAS
Kad lengviau eitų įsivaizduoti akumuliatorių veikimo principą reikia įrengimo akumuliatoriaus veikimo principui demonstruoti (schemos).
Taigi, įpilkime į stiklinę sieros rūgšties tirpalo ir panardinkime jame du vienodus švininius elektrodus, kurių paviršių paprastai dengia švino oksidas. Įjunkime šį prietaisą į srovės šaltinio grandinę. Pasukę jungiklį k į padėtį a, leisime srovę pro tirpalą. Po kiek laiko pasuksime jungiklio rankeną į padėtį b. Šitaip mes atjungsime srovės šaltinį ir sujungsime savo prietaisą per galvanometrą G. Pastebėsime, kad galvanometro rodyklė pakrypsta. Mūsų prietaisas dabar pats virto srovės šaltiniu. Ši srovė gana greit nutrūksta, ir jeigu norime ją atnaujinti, tai turime vėl kurį laiką leisti pro prietaisą elektros srovę, arba, kaip sakoma, įkrauti prietaisą. Ošis aprašytas prietaisas yra švininis akumuliatorius.
2. RŪGŠTINIS ŠVINO AKUMULIATORIUS
1. Teigiamą elektrodą sudaro – keletas švino ir stibio lydinio rėmelių su įpresuotu aktyviu švino dioksidu.
2. Neigiamą elektrodą sudaro – keletas rėmelių su įpresuotu aktyviu švinu.
3. Separatorius naudojamas – elektrodams izoliuoti, neigiamo elektrodo aktyviai masei ir pastoviam atstumui tarp elektrodų palaikyti.
Pagamintos plokštelės elektroniniu būdu formuojamos – įmerkiamos į sieros rūgšties tirpalą ir tris – penkias paras per jas leidžiama nuolatinė elektros srovė. Teigiamoje plokštelėje susidaro tamsiai rudos spalvos švino dioksidas (PbO²), o neigiamoje – šviesiai pilkos spalvos minkštas švinas (Pb).
Akumuliatoriaus veikimo pagrindas yra elektrodų poliarizacija, vykstant elektrolizei.
2.1. AKUMULIATORIŲ ĮKROVIMAS:
• Leidžiant pro akumuliatorių srovę, prie tos plokštelės, kuri sujungta su baterijos neigiamu poliumi, t. y. su katodu, iš sieros rūgšties tirpalo išsiskiria vandenilis, kuris redukuoja švino oksidą į gryną šviną.
PbSO4+ 2e→Pb + SO42-
• Tuo metu prie akumuliatoriaus anodo išsiskiria deguonis, kuris švino oksidą paverčia švino peroksidu.
PbSO4+ 2H2O – 2e → PbO2+ 4H++ SO42-
• Tarp anodo ir katodo atsiranda potencialų skirtumas. Akumuliatorius bus įkrautas, kai katode liks grynas švinas, o anodas pavirs švino peroksidu.
2PbSO4 + 2H2O → Pb + PbO2 + 2H2SO4
Įkrovus akumuliatorių, gaunamas galvinis elementas, kuriame neigiamas elektrodas yra švinas (reduktorius) yra švinas, o teigiamas (oksidatorius)- švino dioksidas:
Pb│ H2SO4 │PbO2
Įkraunant srovė akumuliatoriaus viduje teka nuo anodo į katodą.Šioje schemoje pavaizduota kaip įjungiami prietaisai įkraunant akumuliatorių srove, kuria tiekia generatorius G.
2.2. AKUMULIATORIŲ IŠKROVIMAS:
Akumuliatoriui išsikraunant, srovė teka priešinga kryptimi: išorinėje grandinėje srovė teka nuo švino peroksido į šviną, o vidinėje grandinėje – nuo švino į švino peroksidą. Teigiami vandenilio jonai judės švino peroksido link, o
neigiami deguonies jonai – švino link.
Pb + SO42- – 2e → PbSO4(ant neigiamo elektrodo)
PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e → PbSO4 + 2H2O(ant teigiamo elektrodo)
Kai tik abi plokštelės pasidarys vienodos, akumuliatorius nustos davęs srovę. Jį vėl reiks įkrauti.
2.3. SIEROS RŪGŠTIES KONSTANTA:Sieros rūgšties koncentracija akumuliatoriaus tirpale rodo, kiek įkrautas akumuliatorius. Tinkamai įkrauto akumuliatoriaus tirpale sieros rūgšties masės dalis yra 36%. Sieros masės dalį tirpale galima lengvai įvertinti matuojant tirpalo tankį.
w, % P, g/cm³ w, % p, g/cm³ w, % p, g/cm³
20 1.143 26 1.190 32 1.238
22 1.158 28 1.205 34 1.255
24 1.174 30 1.224 36 1.273
Ši lentelė parodo tirpalo tankio priklausomybę nuo sieros rūgšties masės dalies.
Tirpalo tankis matuojamas panardinus į jį specialią plūdę, vadinamą tankiamačiu (densimetru). Kuo mažesnis tirpalo tankis, tuo plūdė giliau nugrimzta į tirpalą. Ant plūdės yra sužymėtos padalos ir užrašytas tankis.