Nguyên lý làm việc của pin axit chì

Giới thiệu

Pin axit chì là một trong những loại pin phổ biến nhất được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Hiểu nguyên lý cơ bản của pin axit chì là cần thiết để sử dụng tốt chúng trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như ô tô hoặc nguồn điện liên tục. Nâng cao sự quen thuộc với các khái niệm này có thể nâng cao khả năng duy trì chúng đúng cách của một người đồng thời tối đa hóa tiềm năng của chúng để đạt được hiệu suất tối ưu theo yêu cầu trong các cài đặt/bối cảnh khác nhau. Bài viết này tìm hiểu các phản ứng hóa học trong cơ chế dòng ion cần thiết để kiểm soát quá trình nạp và xả.

Phản ứng hóa học của điện cực dương và âm

Hoạt động của pin axit chì đòi hỏi các phản ứng hóa học ở hai điện cực chính của nó – điện cực dương, bao gồm chì dioxide và điện cực âm, chì nguyên chất. Việc hiểu rõ chức năng của pin bắt đầu từ thiết kế và cấu tạo của nó.

Khi tiếp xúc với axit sulfuric cùng với một hợp chất khác gọi là “chì dioxide” ở điện cực dương, quy trình này dẫn đến việc tạo ra “các ion oxy” cũng như một hỗn hợp gọi là “chì sunfat”. Với tốc độ bằng nhau, Chì nguyên chất kết hợp với axit sunfuric để tạo thành các ion hydro và tạo ra chì sunfat. Kết quả của chuỗi sự kiện được mô tả trước đó, năng lượng hóa học được chuyển đổi thành năng lượng điện, được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong xã hội hiện đại.

Dòng ion trong dung dịch điện phân

Điều cơ bản là phải giới thiệu dung dịch điện phân để cho phép trao đổi ion hiệu quả giữa các điện cực được đánh dấu dương và âm. Dung dịch này thường bao gồm nước trộn với axit sulfuric đóng vai trò là chất mang cho các ion này. Hợp chất quan trọng này có thể hỗ trợ hoạt động bình thường của pin thông qua các ion sunfat (SO₄²⁻), chúng di chuyển tích cực trong mỗi lần sạc và xả.

Khi ở chế độ sạc, dòng điện tạo điều kiện cho chuyển động của các hợp chất lưu huỳnh tích điện được hòa tan trong chất điện phân trong pin thông thường qua các vết tích điện dương, chuyển sang các vùng hoặc vết tích điện âm bằng hoạt động điện phân. Hoạt động chuyển đổi này đảo ngược quá trình hình thành chuyển đổi đã cản trở việc lưu trữ trước đó bằng cách chuyển đổi trạng thái rắn sang lỏng thông qua chu trình Sạc-Xả. Do đó, việc khôi phục dần dần cho phép các loại pin này có đủ khả năng để lưu trữ điện tích một cách an toàn với khả năng lưu trữ đa dạng trên nhiều ứng dụng khác nhau.

Sơ đồ và mô tả quy trình sạc và xả

Hiểu chính xác cách thức sạc pin, chẳng hạn như pin sử dụng thiết kế axit chì, có vẻ phức tạp nhưng có thể dễ quản lý hơn khi được hình dung bằng cách sử dụng mô tả sơ đồ. Về bản chất, chúng tôi nhận thấy rằng việc sạc điện đòi hỏi phải cấp nguồn từ nguồn điện bên ngoài để phản ứng hóa học bên trong có thể xảy ra trong đó các vùng không hoạt động như Chì Sulfate tự sắp xếp lại thành các hóa chất hoạt động, như Chì Nguyên chất hoặc Chì Dioxide – cho phép lưu trữ năng lượng mới trong các ô của pin sạc của chúng tôi.

Khi phóng năng lượng điện vào mạch điện bên ngoài, pin sẽ trải qua quá trình biến đổi hóa học: axit sulfuric của nó phản ứng với chì nguyên chất và chì dioxide để tạo ra một lượng lớn chì sunfat. Quá trình này tiêu thụ đều đặn năng lượng dự trữ của thiết bị cho đến khi điện áp giảm hoàn toàn, cần phải sạc lại ngay để sử dụng thường xuyên.

Điểm mấu chốt

Tóm lại, kiến ​​thức về cách thức hoạt động của pin axit chì là nền tảng để tối đa hóa năng suất và tuổi thọ của chúng. Yếu tố chính góp phần vào chức năng tổng thể của nó là vô số phản ứng hóa học xảy ra ở cả hai cực kết hợp với dòng ion xuyên suốt dung dịch điện phân của nó trong các chu kỳ phóng điện.