У заряженного свинцового аккумулятора активная масса положительных пластин состоит из двуокиси свинца РbO2, а отрицательных - из губчатого свинца Рb. Двуокись свинца имеет темно-коричневый цвет, а губчатый свинец светло-серый. Пластины погружены в электролит — водный раствор серной кислоты. В результате электролитической диссоциации молекулы серной кислоты электролита распадаются на положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислотного остатка.
К заряженному аккумулятору присоединим приемник энергии сопротивлением г (рис 212, а) и рассмотрим химические процессы в аккумуляторе при его разряде. Разрядный ток Iр направлен от положительной пластины через приемник энергии r к отрицательным пластинам, а затем через электролит - от отрицательных пластин к положительной.
В электролите положительные ионы водорода 2Н перемещаются по направлению тока, а отрицательные ионы SО4 — против. В результате разряда в свинцовом аккумуляторе происходят химические реакции
Из уравнения видно, что в процессе разряда двуокись свинца на положительных пластинах и губчатый свинец Рb на отрицательных пластинах превращаются в сернокислый свинец PbSO4.
Эти химические реакции идут с поглощением серной кислоты, поэтому в процессе разряда плотность электролита снижается. При глубоком разряде сернокислый свинец превращается в твердую крупнокристаллическую соль, которая плохо восстанавливается во время заряда. Поэтому аккумуляторы разряжают только до определенной плотности электролита. Для стационарных аккумуляторов она равна 1,17— 1,15 г/см3. Для заряда через аккумуляторы пропускают постоянный ток, направленный противоположно разрядному току. Для этого аккумулятор подключают к выпрямителю В (рис. 212, б) или другому источнику постоянного тока. Положительный зажим выпрямителя соединяют с блоком положительных пластин, а отрицательный — с блоком отрицательных пластин.
Зарядный ток направлен внутри электролита от положительных пластин к отрицательным. Поэтому к положительным пластинам подходят отрицательные ионы кислотного остатка SO4, а к отрицательным пластинам - положительные ионы водорода 2Н+.
Химические реакции при заряде можно представить следующим
уравнением:
Во время заряда сернокислый свинец PbSО4 превращается в двуокись свинца РbО2 на положительных пластинах и в губчатый свинец Рb на отрицательных пластинах. Одновременно увеличивается количество серной кислоты в растворе, что повышает плотность электролита до тех пор, пока весь сульфат свинца не преобразуется в активные вещества, которые были в аккумуляторе перед разрядом. Поэтому плотность электролита в конце заряда равна плотности электролита в начале разряда У стационарных аккумуляторов плотность электролита в конце заряда достигает 1,2—1,21 г/см3; у аккумуляторов типа АБН плотность электролита достигает 1,18—1,2 г/см3 летом и 1,3—1,32 г/см3 зимой.
Рис. 212. Простейший свинцовый аккумулятор (а) и схема его заряда (б)
После восстановления активных масс на пластинах зарядный ток разлагает воду электролита на водород и кислород, которые, смешиваясь, образуют взрывоопасную смесь, называемую гремучим газом. Разложение воды электрическим током обнаруживается по интенсивному выделению пузырьков водорода и кислорода на поверхности электролита («кипению»).