Образующийся сульфат свинца PbSO4 нерастворим и остается на поверхности электрода.

ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРА. Анод цепи аккумулятора соединяют с анодом генератора постоянного тока, а катод с катодом генератора. При этом происходят реакции:

К (-) PbSO₄ + 2 е => Pb⁰ + SO₄^{2 -} на катоде образуется губчатый свинец Pb и концентрация кислоты увеличивается.

А (+) PbSO₄ + SO₄^{2 -} 2 е => Pb (SO₄^2-) _2. Образующаяся на аноде соль Pb (SO₄^2-) _2, подвергается гидролизу:

Pb (SO₄^2-) ₂ + 4 H₂O => Pb (OH) ₄ + H₂SO₄

Pb (OH) ₄ => PbO₂ + 2 H₂O

Или суммарно: Pb SO₄ + 2 H₂O - 2 е => PbO₂ + 2 H₂SO₄.

В результате на одной пластине образуется губчатый свинец (катод аккумулятора), на другой - пористый PbO (анод аккумулятора).

Образовался гальванический элемент:

(-) Pb | H₂SO₄ | PbO₂ (+).

При соединении металлическим проводником - РАЗРЯДКА:

K (+) PbO₂ + 2 e + 4 H⁺ + SO₄^{2 -} = > PbSO₄ + 2 H₂O(-) Pb⁰ - 2 e + SO₄^{2 -} = > PbSO_4.

Или суммарно:

ЭДС = 2 вольта. Напряжение меньшее 1.85 В недопустимо, при этом аккумулятор портится и считается разряженным.

Схема зарядки и разрядки свинцового аккумулятора:

Применяется в автомобилях, тракторах, электрохимических лабораториях. Недостаток - большая масса. Выгодно отличаются от свинцового - щелочные аккумуляторы: они более просты в уходе, у них больше срок службы и меньше масса. Используются для питания телефонных, телеграфных станций, радиоустановок и др.

3.2 Щелочные аккумуляторы

В железо-никелевом аккумуляторе активной массой анода является губчатое железо, спрессованное со специальными добавками HgO; катода - гидроксид никеля Ni (OH) ₃, который частично дегидратируется до NiOOH; электролитом - 23-30% раствор КОН с плотностью 1.21 г/мл. ЭДС = 1.35 вольт.

Схема зарядки и разрядки железо-никелевого аккумулятора:

Недостаток - низкий коэффициент отдачи (50%), т.к. энергия поглощается при зарядке. Более высокий коэффициент отдачи имеет кадмиево-никелевый аккумулятор.

Схема зарядки и разрядки кадмиево-никелевого аккумулятора:

В последнее время широкое использование получили серебряно-цинковые аккумуляторы, у которых при малом весе значительно больше емкость и они работают в широком интервале температур (от - 60 до + 80⁰С), кроме того они могут долго хранится в заряженном состоянии и работать в широком интервале атмосферного давления. ЭДС = 1.85 вольта.

Емкость аккумулятора - это количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое может быть получено от заряженного аккумулятора. Емкость свинцового аккумулятора выше, чем щелочных аккумуляторов.

Схема зарядки и разрядки серебряно-цинкового аккумулятора:

Особой разновидностью химических источников тока являются электрохимические генераторыилитопливные элементы.

3.3 Топливные элементы

В топливном элементе химическая реакция горения топлива непосредственно превращается в электрическую энергию, поэтому КПД его превышает 80%. Как и в любом химическом источнике тока, реакция между восстановителем (топливом) и окислителем протекает на двух пространственно разделенных электродах. Однако в отличие от обычных источников тока запасы топлива и окислителя находятся не с самом элементе, а подаются в электроды извне. Это элемент непрерывного действия, т.к. реагирующие вещества непрерывно подводят к электродам, а продукты горения - отводят.

В топливных элементах используется жидкое (метиловый, этиловый спирт, формальдегид, гидразин) или газообразное топливо (водород, оксид углерода, пары бензина, этилен, бутан, пропан и др. горючие газы). В качестве окислителя применяют воздух, кислород, хлор, бром. Электролиты - водные растворы кислот, щелочей, расплавленные карбонаты, гидроксиды металлов.