铅盐蓄电池 1、本发明是属电化学的一种蓄电池。
传统的铅酸电池,电解液是硫酸(H2SO4),有很大腐蚀性,镍镉电池、银锌电池,其性能虽好,但价格很昂贵,电解液又易于空气中的二氧化碳反应,造成容量降低。
本发明是:腐蚀性极小,性能好,价格和生产工艺与生产铅酸电瓶基本相同,只是电解液换成了盐类。
本发明是这样实现的:正极是二氧化铅(PbO2),溶液是硫酸锌(ZnSO4),负极是镀锌导体。
当放电时,正极变成一氧化铅(PbO),电解液中外加一个氧化锌(ZnO)分子,一直放电,负极就成了无锌导体。溶液呈中性。
当充电时,正极还原成二氧化铅(PbO2)电解液消失一个氧化锌分子,还原成一个硫酸锌(ZnSO4),负极导体镀成锌。溶液仍呈中性。
以下结合附图介绍工作原理
图1放电原理图
图2充电原理图
如图所示各部分名称如下:
(1)二氧化铅,(2)电解液,(3)隔板,(4)容器,(5)镀锌导体,(6)负载,(7)电源。
电解液用硫酸锌(ZnSO4),以下介绍充、放电时,正负极及电解液的反应过程。
一、放电:
当接通负载时,负极上的电子在电动势的作用下经外电路不断移向正极,由于负极向正极移向两个电子(2e),负极的一个锌原子(Zn)就形成一个锌的正离子(Zn2+),接着和溶液中硫酸根的负离子(SO42-),生成一个硫酸锌分子(ZnSO4),溶于水中,一直放下去负极只剩下一个导体。其中溶液中一个锌的正离子(Zn2+)就移向正极,这时正极中的一个二氧化铅分子(PbO2)从外电路得到两个电子(2e),化合价降低,排出一个氧的负离子(O2-),生成一个一氧化铅分子(PbO),其中一个氧的负离子(O2-)和移向正极的一个锌的正离子(Zn2+)结合,生成一个氧化锌分子(ZnO)。
其反应式为:
(负极)
(溶液)
(溶液)
(正极)
(溶液)
从放电中可以看出,溶液中仍是硫酸锌(ZnSO4),只是增添了氧化锌(ZnO),溶液仍呈中性。
二、充电:
溶液中的硫酸锌分子(ZnSO4)在水分子的作用下,离解为一个锌的正离子(Zn2+),和一个硫酸根的负离子(SO42-),在外电源电场的作用下,锌的正离子就移向负极,从负极导体上得到两个电子(2e),还原成一个锌分子(Zn),附着在导体上,这时一个硫酸根的负离子就移向正极,并向正极丢一个氧的负离子(O2-),生成一个硫酐分子(SO3),再和一个水分子(H2O)反应,生成一个硫酸分子(H2SO4)。
这时正极的一氧化铅分子(PbO)由于向外电路失去两个电子(2e),化合价升高,和硫酸根丢向正极的一个氧的负离子(O2-)结合,生成一个二氧化铅分子(PbO2)溶液中一个硫酸分子(H2SO4),再和一个氧化锌反应,生成一个硫酸锌分子(ZnSO4)和一个水分子(H2O)。溶液还呈中性,PH值为4,过充电溶液呈弱酸性,停充数小时后仍呈中性。若用硫酸铜(CuSO4)作电解液,再加入适量硫酸呈弱酸性,开压为1.25伏左右,自放电极小。
其反应式为:
(溶液)
(负极)
(溶液)
(溶液)
(正极)
(溶液)
其总的反应式为:
正极 溶液 负极 正极
从充放电过程中,可以看到本发明只要不过充电不消耗水,可制成理想地蓄电池。若用硫酸铜加适量的硫酸做电解液,容量可大大提高。
三、主要性能:(实验测试)
(1)标准电压2v(硫酸铜做电解液1.25v)
(2)放电后PH值=4
(3)充电后PH值=4
(4)过充电PH值=1
(5)效率为90%左右
(6)自放电小
本发明电压和铅酸电瓶相同,自放电小,可做成汽车启动电瓶或摩托车电瓶。