Свинцеві акумулятори є вторинними хімічними джерелами струму, які можуть використовуватися багаторазово. Активні матеріали, ізрас-ходованние в процесі розряду, відновлюються при подальшому заряді.
Найпростіший акумулятор складається з ємності з поміщеними в неї двома свинцевими пластинами, які не дотичними один з дру-гом. У посудину заливається електроліт, що складається з дистильованої води з додаванням хімічно чистої сірчаної кислоти в визначений-ної пропорції. Рівень електроліту повинен перевищувати висоту пла-стин, що забезпечує повне використання їх поверхні. Підго-лення таким чином акумулятор заряджається від джерела по-постійного струму - генератора шляхом з'єднання однієї пластини з по-ложітельним, а інший - з негативним полюсом (рис. 2, а).
При проходженні струму через пластини і електроліт (заряд) в акумуляторі відбувається процес перетворення електричної енергії в хімічну, що виражається в утворенні нальоту актив-ної маси на поверхні пластин. На позитивній пластині утворюється перекис свинцю коричневого кольору, а на негативній - губчастий свинець сірого кольору. При цьому щільність електроліту зна-ве збільшується - акумулятор зарядився. Напруга за-ряджених акумулятора складає 2 В.
При включенні в ланцюг акумулятора будь-якого споживача (лампи) відбувається зворотний процес перетворення хімічної енергії в електричну, і акумулятор з часом розрядиться. При цьому активна маса на тій і іншій пластинах перетворюється на сірчанокислий свинець (рис. 2, б), а щільність електроліту уменьша-ється. Після повного розряду акумулятор знову заряджається і працездатності здатність його відновлюється.
Для збільшення ємності акумулятора (запасу електроенергії)
в ньому встановлюють велику кількість ґратчастих пластин, заповнені-наних активною масою і складових два напівблоки (рис. 2, в).
При цьому для ізоляції між позитивними і негативними
пластинами встановлюються сепаратори.
Акумуляторна батарея складається з шести свинцево-кислотних двухвольтових акумуляторів, з'єднаних між собою послідовно-вательно, що забезпечує отримання в електричному ланцюзі робітничо-го напруги 12 В, необхідного для харчування всіх споживачів на автомобілі.
Розглянемо більш поле детально роботу акумулятора. Акумулятор являє собою сукупність реагентів (окислювача і відновника) і електроліту. Восстановитель (негативний електрод) електрохімічної системи в процесі токообразующей реакції від-дає електрони і окислюється, а окислювач (позитивний електрод) віднов-новлюється. Електроліт має гарну іонної і малої електронною провідністю.
У свинцевому акумуляторі в токообразующіх процесах беруть участь двоокис свинцю (діоксид свинцю) РbО2 (окислювач) позитивного електрода, Губча-тий свинець Рb (відновник) негативного електрода і електроліт (вод-ний розчин сірчаної кислоти Н2 S04). Активні речовини електродів предста-вляют собою відносно жорстку пористу електронопроводящую масу з діаметром пір 1,5 мкм у РbО2 і 5-10 мкм у губчастого свинцю. Об'ємна пори-стость активних речовин в зарядженому стані - близько 50%.
Частина сірчаної кислоти в електроліті диссоциирована на позитивні іони водню Н + та негативні іони кислотного залишку. Губчастий сві-нець при розряді акумулятора виділяє в електроліт позитивні іони двовалентного свинцю Рb 2+. Надлишкові електрони негативного електрода по зовнішньому ділянці замкнутому електричному ланцюзі переміщаються до поклади-тельному електроду, де відновлюють чотирьохвалентного іони свинцю Рb 4+ до двовалентного свинцю Рb 2+. Позитивні іони свинцю Рb 2+ з'єднуються з негативними іонами кислотного залишку. утворюючи на обох електро-дах сірчанокислий свинець Рb S04 (сульфат свинцю).
Мал. 2. Принцип дії акумулятора: а - заряд; б - розряд; в - напівблоки негативних і позитивних пластин; 1 - ба-Ретке напівблоки негативних пластин; 2 - негативні пластини; 3 - позитивними-ні пластини; 4 - сепаратори
При підключенні акумулятора до зарядного пристрою електрони рухаються до негативного електроду, нейтралізуючи двовалентні іони свинцю Рb 2+. На електроді виділяється губчастий свинець Рb. Віддаючи під впливом напруги зовнішнього джерела струму по два електрона, двовалентні іони свинцю Рb 2+ у позитивного електрода окислюються в чотирьохвалентного іони Рb 4+. Через проміжні реакції іони Рb 4+ з'єднуються з двома іонами кисню і утворюють двоокис свинцю РbО2.
Хімічні реакції в свинцевому акумуляторі описуються рівнянням:
де # 916; Ср - ступінь розрядженого акумулятора,%;
р3 і рр - щільність електроліту відповідно повністю зарядженого і повністю розрядженого акумулятора при температурі 25 ° С, г / см 2;
Р25 - виміряна щільність електроліту, приведена до температури 25 ° С, г / см 3.