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La casa della batteria Snc di Formica Antonio & C.

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L' accumulatore al piombo

Materiali richiesti :
Elettrolitico cellulare - Lamine di piombo - Acido solforico sol. 10 % ca . - Alimentazione nel codice commerciale 6/12 volt - Voltmetro - Amperometro - Lampadina 1,5 V , 0,5 A - Cavi .

Teorico di fondo :
Batterie al piombo sono batterie reversibili , può, infatti , accumulare corrente ( processo di carica ) o corrente generare ( processo di scarico ) , poiché la reazione redox che avviene può procedere in entrambe le direzioni .

Gli accumulatori sono costituite da un anodo ( - ) comprende lastre di piombo e un catodo ( + ) è costituito da lastre di piombo ricoperto di biossido di piombo
( PbO2 ) , gli elettrodi sono immersi in un elettrolita , costituito da una soluzione a circa 20 - 30 % di acido solforico.

L'accumulatore può essere descritta come segue :

( - ) Pb / H2SO4 / PbO2 ( + )

Nel processo di scarica dell'accumulatore funziona come una cella galvanica e fornisce energia elettrica trasformando l'energia chimica : all ' anodo ( -) è una reazione reversibile di ossidazione, mentre il catodo ( +) ha una reazione reversibile di riduzione.

ossidazione Pb ( s ) + SO42 - ( aq ) ---> PbSO4 ( s ) + 2e
riduzione PbO2 ( s ) + 4H + + SO42 - ( aq ) + 2e ---> PbSO4 ( s ) + 2H2O
-------------------------------------------------- -----
Pb ( s ) + PbO2 ( s ) + 4H + + 2SO42 - ( aq ) ---> 2PbSO4 ( s ) + 2H2O

Il f.e.m. Teorico di un elemento di accumulatore al piombo può essere calcolato facilmente osservando i potenziali standard di riduzione delle due semi-reazioni :

Pb ( s ) + SO42 - ( aq ) ---> PbSO4 ( s ) + 2e E0 = -0.36 V
PbO2 ( s ) + 4H + + SO42 - ( aq ) + 2 --- > PbSO4 ( s ) + 2H2O E0 = 1,69 V
-------------------------------------------------- -----------------
Pb ( s ) + PbO2 ( s ) + 4H + + 2SO42 - ( aq ) ---> 2PbSO4 ( s ) + 2H2O E0 = 2,04 V

Questo valore è riferito ad una situazione normale ( 25 ° C e concentrazione 1 M ) , in pratica , portare ad un elemento in cui la concentrazione di H2SO4 è 4 / 5M ( 20/30 % ) , la fem è circa 2,2 Fr tende a cadere , in uso, a circa 2 v .

Nel processo di carica delle reazioni che avvengono nei due poli sono uguali ma di segno opposto a quelle descritte , come sono causati da energia elettrica fornita da un generatore con esso gira PbSO4 in Pb e PbO2 . La tensione da fornire deve essere di circa 2,2 V , e non deve essere superato , perché quando la tensione applicata raggiunge 2,4 V c'è elettrolisi dell'acqua con sviluppo di H2 e O2 Questo porta ad un inutile consumo di energia e il deterioramento delle piastre di accumulatori , da l'azione del gas .

Nel processo di scarica non dovrebbe mai diminuire la fem sotto 1,8 V per cella . Questa eventualità porterebbe al processo di solfatazione dell'elemento . Il PbSO4 che forma normalmente è un sale poco solubile ed aderisce alle piastre in forma di granuli molto piccoli .

Se il f.e.m. scende al di sotto di 1,8 V sotto forma di granuli di grandi dimensioni che non possono più tornare nel processo di ricarica .

In pratica la fine della vita di una batteria di accumulatori a piombo è dovuto al processo di solfatazione .

La reazione complessiva del piombo è , in definitiva , la seguente :

scaricare ---> Pb ( s ) + PbO2 ( s ) + 2H2SO4 ( sol ) < ---> 2PbSO4 ( s ) + 2H2O <--- Charge

Esecuzione di esperienza:
Il modello di insegnamento di piombo accumulatore è formato da una cella elettrolitica in vetro , due fogli di piombo e un supporto per detto isolata .

Nella cella solleva la soluzione di acido solforico , fino a ca . 4 cm. dal bordo .

Immergere i fogli di piombo , montato sul blocco di supporto , e , per mezzo di due cavi , sono collegati ad un generatore di corrente da 6 v . . infine
su ' anodo si nota un annerimento a causa della formazione di PbO2 elettrolisi .

Dopo un paio di minuti per la ricarica , scollegare i cavi e misurare la fem espressa dalla batteria collegando il voltmetro ai bordi , rispettando la polarità .

Questo f.e.m. espresso è di circa 2 v .. Il tipo di corrente è , naturalmente , continua .

Dopo questa fase collega l' accumulatore e l'amperometro a un utente, come, ad esempio, una lampadina da 1,5 V , 0,3 A , che costituisce un circuito adatto. Esso determina l' intensità della corrente restituito . Nel caso dell'accumulatore educativo descritto è pari a circa 0,5 A.

Se si lascia il sistema attivo , è noto che l'intensità e , pertanto , la luce emessa dalla lampadina tende a diminuire rapidamente , ovviamente in proporzione al tempo di carica .

Sulla base dei risultati della esperienza è facile comprendere perché accumulatori per veicoli hanno tensione multiplo della fem espressa da una singola cellula , per esempio , 6 o 12 volt : sono costituiti , infatti , da 3 o 6 celle elementari collegate in serie .

Posizionamento almeno due elettrolitico cellule didattico è possibile verificare quanto sopra e si può anche verificare che il collegamento in parallelo di due o più celle elementari non porta ad un aumento della tensione, ma , piuttosto , a quella intensità.

Alla fine dell'esperienza si svuota la cella elettrolitica , lavare tutto con acqua , lasciando asciugare all'aria .

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06083 Bastia Umbra (Perugia)
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