История техники. Свинцовый электрический аккумулятор
Свинцовый аккумулятор в простейшем своем виде состоит из свинцовой пластины и пластины из перекиси свинца, погруженных в разбавленную серную кислоту. При разрядке аккумулятора происходит следующая реакция:
Pb + PbO2 + 2H2SO4 -> 2РЬS04 + 2H2O,
то есть свинец и перекись свинца переходят в сернокислый свинец, а концентрация серной кислоты уменьшается. При зарядке аккумулятора такая же реакция проходит в направлении обратном.
Сейчас уже появился новый тип аккумуляторов: AGM аккумуляторы. Что этот такое можно узнать тут.
Аккумулятор может действовать только в том случае, если как свинцовая пластина, так и перекись свинца имеют пористое, губчатое строение и могут хорошо пропитаться серной кислотой. Техника изготовления свинцового аккумулятора и сводится к получению таких пластин.
Первые свинцовые аккумуляторы изготовлялись по способу Планте путем продолжительного попеременного заряда и разряда двух свинцовых пластин, которые опускаются в серную кислоту.
Фор усовершенствовал процесс формирования, нанося предварительно на пластины сурик. По применяемому в начале 20 века способу Тюдора пластины, отливаемые из свинца с добавкой сурьмы, снабжаются большим числом борозд (карманов), которые заполняются так называемой активной массой, состоящей из смеси окислов свинца, свинцовых опилок и серной кислоты.
Изолированные друг от друга положительные и отрицательные пластины (число положительных пластин на единицу больше числа отрицательных) помещались обычно в сосуды из стекла, иногда из эбонита (большие типы помещались в деревянных ящиках, выложенных свинцом), заполненные серной кислотой, имеющей уд. вес от 1,17 до 1,19 или от 21° до 23° по Боне.
При первом длительном заряде формируются пластины. В процессе этого образуется на пластинах положительных перекись свинца и губчатый свинец образуется на пластинах отрицательных. При разряде аккумулятора у раствора серной кислоты концентрация повышается. Е свинцовых аккумуляторов равна приблизительно 2V. Внутреннее сопротивление весьма невелико (внутреннее падение напряжения — 2%). Напряжение при заряде возрастает от 2,1-2,2 в начале до 2,6-2,7 в конце разряда; при разряде напряжение падает с 2,1 до 1,9-1,85V, после чего разряд прекращают.
Допускаемая сила тока зависит от размера поверхности пластин (1,2-1,8 А на дм3). КПД зависит напрямую от силы зарядного и разрядного тока и колеблется от 0,75 до 0,84. Аккумуляторы соединяются в батареи. Свинцовые аккумуляторы имеют сравнительно большой вес: для стационарных аккумуляторов — 1 кг общего веса давал в то время около 6-15 ватт-часов, для переносных — 25-50 ватт-часов.
