11.10.2006 11:53:58
Olověný akumulátor - odvození rovnic
[klik ke schématu akumulátoru]
[pdf - podrobný popis Doc. Ing. Jiřího Hammerbauera, Ph. D..]


Akumulátory jsou sekundární články, které na rozdíl od článků primárních lze i nabíjet
Nabíjení je děj, kdy "násilím" (zdrojem stejnosměrného proudu) se provede děj proti "přirozenosti" (proti hodnotám potenciálů poloreakcí) a vybíjení je děj, kdy "samovolně" probíhají děje dle přirozenosti (dle hodnot potenciálů poloreakcí)
Standartní elektrodové potenciály olova a vodíku:
2 / 0 Pb+2 / Pb Pb+2 + 2e---› Pb E0 = - 0,1251 V
  a  
1/0 H+ / H2 2H+ + 2e---› H2 E0 = 0 V
Beketovova řada kovů
Li K Ba Ca Na Mg Be Al Mn Ti Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H2 Cu Ag Hg Pt Au
Dle potenciálů i dle Beketovovy řady kovů dojde při ponoření olověných elektrod do roztoku kyseliny sírové k pokrytí elektrod síranem olovnatým dle reakce:
Pb + SO4-2 + 2H3O+ --› PbSO4 + H2 + 2H2O

Nabíjení: k redukci dochází jako vždy na katodě, protože katoda přijímá elektrony je záporným pólem (elektrodou) článku. Na anodě dochází jako vždy k oxidaci, elektrony odevzdává, je tudíž kladným pólem (elektrodou) článku.
Schéma při nabíjení: +PbSO4/H2SO4/PbSO4 -(anoda i katoda ze síranu olovnatého, elektrolyt kyselina sírová)
4 / 2 PbO2 / Pb+2 PbO2 + 4H+ + 2e---› Pb+2 E0 = +1,69 V
2 / 0 Pb+2 / Pb Pb+2 + 2e---› Pb E0 = - 0,1251 V
Větší potenciál poloreakcí je u redukce oxidu olovičitého, takže tato poloreakce probíhá při nabíjení v opačném směru než je v poloreakcích naznačeno, zatímco redukce síranu olovnatého ve směru naznačeném:
Děj na kladné anodě: PbSO4 - 2e- + 6H2O --› PbO2 + 4H3O+ + SO4-2
Děj na záporné katodě: PbSO4 + 2e- --› Pb + SO4-2
Celkový zápis: 2PbSO4 + 2H2O --› Pb + PbO2 + 2H2SO4

Vybíjení: k redukci dochází jako vždy na katodě (to ovšem ve svých důsledcích znamená, že se jedná o elektrodu, která je při nabíjení označována jako anoda). Jelikož do ní vstupují elektrony, které se pohybují od záporného do kladného pólu, je katoda kladná elektroda. K oxidaci dochází jako vždy na anodě (jedná se o elektrodu, která při nabíjení je označována jako katoda). Jelikož z ní vystupují elektrony, které se pohybují od záporného do kladného pólu, je anoda záporná elektroda.
Schéma při vybíjení: +PbO2/H2SO4/Pb- (katoda z oxidu olovičitého, anoda z olova, elektrolyt kyselina sírová)
Standartní elektrodové potenciály poloreakcí:
4 / 2 PbO2 / Pb+2 PbO2 + 4H+ + 2e---› Pb+2 E0 = +1,69 V
2 / 0 Pb+2 / Pb Pb+2 + 2e---› Pb E0 = - 0,1251 V
Větší potenciál poloreakcí je u redukce oxidu olovičitého, takže tato poloreakce probíhá při vybíjení v naznačeném směru, zatímco redukce síranu olovnatého ve směru opačném:
Děj na kladné katodě: PbO2 + 4H3O+ + SO4-2 + 2e- --› PbSO4 + 6H2O
Děj na záporné anodě: Pb + SO4-2 - 2e- --› PbSO4
Celkový zápis: Pb + PbO2 + 2H2SO4 --› 2PbSO4 + 2H2O

Pozn.: Uvažovali jsme pro zjednodušení standartní elektrodové potenciály E0 namísto správnějších elektrodových potenciálů E. Jejich vztah je určen Nernstovou rovnicí:
E = E0     0,059   log   [koncentrace oxidované formy]
+  
   
    n     [koncentrace redukované formy]
Pamatuj: jedna elektroda je stále kladná (při nabíjení se nazývá anodou, při vybíjení katodou). Druhá elektroda je stále záporná (při nabíjení se nazývá katodou, při vybíjení anodou)

[klik ke schématu akumulátoru]


[olověný][NiFe][NiCd][NiZn][NiMH][LiIon][NaS]


[nahoru][elektrochemie][fyzikální chemie a chemická fyzika][go home]
Go home