Batería de ácido sólido

<p>Definici√≥n: La bater√≠a que utiliza plomo esponjoso y per√≥xido de plomo para convertir la energ√≠a qu√≠mica en energ√≠a el√©ctrica, este tipo de bater√≠a se denomina bater√≠a de plomo √°cido. La bater√≠a de plomo-√°cido se usa m√°s com√ļnmente en las centrales el√©ctricas y subestaciones porque tiene un voltaje de celda m√°s alto y un costo m√°s bajo.

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Construcción de batería de plomo ácido

Las diversas partes de la batería de plomo-ácido se muestran a continuación. El contenedor y las placas son la parte principal de la batería de plomo ácido. El contenedor almacena energía química que se convierte en energía eléctrica con la ayuda de las placas.

1. Contenedor ‚Äď El contenedor de la bater√≠a de plomo √°cido est√° hecho de vidrio, madera revestida de plomo, ebonita, caucho duro de compuesto bituminoso, materiales cer√°micos o pl√°sticos moldeados y est√°n asentados en la parte superior para evitar la descarga de electrolito. En el fondo del contenedor hay cuatro costillas, en dos de ellas descansa la placa positiva y en las otras se apoyan las placas negativas.

El prisma sirve de soporte a las placas y al mismo tiempo las protege de un cortocircuito. El material del que est√°n hechos los contenedores de las bater√≠as debe ser resistente al √°cido sulf√ļrico, no debe deformarse ni ser poroso, ni contener impurezas que da√Īen el electr√≥lito.

2. Plato ‚Äď La placa de la celda de plomo-√°cido tiene un dise√Īo diverso y todas consisten en alguna forma de rejilla que se compone de plomo y el material activo. La rejilla es esencial para conducir la corriente el√©ctrica y para distribuir la corriente por igual sobre el material activo. Si la corriente no se distribuye uniformemente, el material activo se aflojar√° y se caer√°.

placas-de-bateria-de-plomo-acidoLas rejillas est√°n hechas de una aleaci√≥n de plomo y antimonio. Estos generalmente se hacen con la nervadura transversal que cruza los lugares en √°ngulo recto o en diagonal. Las rejillas para las placas positiva y negativa tienen el mismo dise√Īo, pero las rejillas para las placas negativas se hacen m√°s ligeras porque no son tan esenciales para la conducci√≥n uniforme de la corriente.

Las placas de la batería son de dos tipos. Son las planchas formadas o planchas plante y las planchas empastadas o faure.

Las placas de Plante se utilizan principalmente para baterías estacionarias, ya que son más pesadas y más costosas que las placas pegadas. Pero las placas son más duraderas y menos propensas a perder material activo debido a la carga y descarga rápidas. La placa plantes tiene una relación peso-capacidad baja.

El proceso Faure es más adecuado para la fabricación de placas negativas que para placas positivas. El material activo negativo es bastante resistente y sufre un cambio comparativamente bajo entre la carga y la descarga.

3. Material Activo ‚Äď El material de una celda que participa activamente en una reacci√≥n qu√≠mica (absorci√≥n o evoluci√≥n de energ√≠a el√©ctrica) durante la carga o descarga se denomina material activo de la celda. Los elementos activos del √°cido de plomo son

  1. Per√≥xido de plomo (PbO2) ‚Äď Forma la materia activa positiva. Los PbO2 son de color escoba chocolate negro.
  2. Plomo de esponja ‚Äď Su forma el material activo negativo. Es de color gris.
  3. √Ācido Sulf√ļrico Diluido (H2SO4) ‚Äď Se utiliza como electrolito. Contiene un 31% de √°cido sulf√ļrico.

El peróxido de plomo y el plomo esponjoso, que forman los materiales activos negativos y positivos, tienen poca resistencia mecánica y, por lo tanto, pueden usarse solos.

4. Separadores ‚Äď Los separadores son l√°minas delgadas de material no conductor hechas de madera de plomo tratada qu√≠micamente, cauchos porosos o esteras de fibra de vidrio y se colocan entre el positivo y el negativo para aislarlos entre s√≠. Los separadores est√°n ranurados verticalmente en un lado y son lisos en el otro lado.

5. Terminales de la bater√≠a ‚Äď Una bater√≠a tiene dos terminales el positivo y el negativo. El terminal positivo con un di√°metro de 17,5 mm en la parte superior es un poco m√°s grande que el terminal negativo que tiene un di√°metro de 16 mm.

Principio de funcionamiento de la batería de plomo ácido

Cuando el √°cido sulf√ļrico se disuelve, sus mol√©culas se descomponen en iones de hidr√≥geno positivos (2H+) e iones de sulfato negativos (SO4‚ÄĒ) y se mueven libremente. Si los dos electrodos se sumergen en soluciones y se conectan al suministro de CC, los iones de hidr√≥geno se cargan positivamente y se mueven hacia los electrodos y se conectan al terminal negativo del suministro. Los iones SO4‚ÄĒ con carga negativa se movieron hacia los electrodos conectados a la terminal positiva de la fuente principal (es decir, el √°nodo).

Bater√≠a de √°cido s√≥lidoCada ion de hidr√≥geno toma un electr√≥n del c√°todo, y cada ion de sulfato toma los dos iones negativos de los √°nodos y reacciona con el agua y forma √°cido sulf√ļrico e hidr√≥geno.

El oxígeno, que se produce a partir de la ecuación anterior, reacciona con el óxido de plomo y forma peróxido de plomo (PbO2). Por lo tanto, durante la carga, el cátodo de plomo permanece como plomo, pero el ánodo de plomo se convierte en peróxido de plomo, de color chocolate.

Si la fuente de suministro de CC está desconectada y si el voltímetro se conecta entre los electrodos, mostrará la diferencia de potencial entre ellos. Si el cable conecta los electrodos, la corriente fluirá desde la placa positiva a la placa negativa a través de un circuito externo, es decir, la celda es capaz de suministrar energía eléctrica.

Acción química durante la descarga

Cuando la celda está completamente descargada, entonces el ánodo es de peróxido de plomo (PbO2) y el cátodo es de plomo esponja metálica (Pb). Cuando los electrodos están conectados a través de una resistencia, la celda se descarga y los electrones fluyen en una dirección opuesta a la de la carga.

Los iones de hidr√≥geno se mueven hacia el √°nodo y al llegar a los √°nodos reciben un electr√≥n del √°nodo y se convierten en √°tomos de hidr√≥geno. El √°tomo de hidr√≥geno entra en contacto con un PbO2, por lo que ataca y forma sulfato de plomo (PbSO4), de color blanquecino y agua seg√ļn la ecuaci√≥n qu√≠mica.

ecuaci√≥n-bater√≠a-de-plomo-√°cido-1celda de plomo-√°cidoCada ion sulfato (SO4‚ÄĒ) se desplaza hacia el c√°todo y al llegar all√≠ cede dos electrones, se convierte en SO4 radical, ataca el c√°todo de plomo met√°lico y forma sulfato de plomo de color blanquecino seg√ļn la ecuaci√≥n qu√≠mica.

Acción química durante la recarga

Para recargar, el √°nodo y el c√°todo se conectan al terminal positivo y negativo de la red de suministro de CC. Las mol√©culas del √°cido sulf√ļrico se descomponen en iones de 2H+ y SO4‚ÄĒ. Los iones de hidr√≥geno cargados positivamente se mueven hacia los c√°todos y reciben dos electrones de all√≠ y forman un √°tomo de hidr√≥geno. El √°tomo de hidr√≥geno reacciona con el c√°todo de sulfato de plomo formando plomo y √°cido sulf√ļrico de acuerdo con la ecuaci√≥n qu√≠mica.

plomo-√°cido-bater√≠a-ecuaci√≥n-2recarga-de-bateria-de-plomo-acidoEl ion SO4 se mueve hacia el √°nodo, cede sus dos electrones adicionales y se convierte en SO4 radical, reacciona con el √°nodo de sulfato de plomo y forma per√≥xido de plomo y √°cido sulf√ļrico de plomo de acuerdo con la ecuaci√≥n qu√≠mica.plomo-√°cido-bater√≠a-ecuaci√≥n-3La carga y la descarga est√°n representadas por una sola ecuaci√≥n reversible que se muestra a continuaci√≥n.

ecuacion-bateria-de-plomo-acido-5La ecuación debe leer hacia abajo para la descarga y hacia arriba para la recarga.

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