1-маъруза: Электр энергияси манбалари. Анъанавий ва ноанъанавий энергия манбалари

Кўп тарқалган аккумуляторлар турларининг характеристикалари

Элемент турлари	Анод (+)	Катод (-)	Максимал кучланиш, В	Максимал сиғими, А*соат/кг	Ишчи кучланиш, В	Энергия зичлиги, Вт*соат/кг	Захираланадиган энергия, Вт*соат/дм^3	Сақлаш муддати, йил
АККУМУЛЯТОРЛАР
Қўрғошин-кислотали	Pb	PbO2	2,1	55	2	37	70	3
Темир-никелли	Fe	NiOx	1,5	195	1,2	29	65	5
Кадмий-никелли	Cd	NiOx	1,35	165	1,2	33	60	5
Кадмий-кумушли	Cd	AgO	1,4	230	1,05	55	120	6
Кумуш-рухли	Zn	AgO	1,85	285	1,5	100	170	-
Рух-NiOx	Zn	NiOx	1,75	185	1,6	55	110	-
Литийли	Li	SO2	2,9	100	2,8…2,2	100	250	4
Литийли	Li	SOO2	3,6	120	3,5…3,0	140	300	6
Литийли	Li	MoO3	3,2	80	3-2,7	250	120	4
Литийли	Li	MoS2	2,4	190	1,8	50	140	10

Қўрғошинли аккумуляторлар. Бундай аккумуляторлар қўрғошин (II)-оксид PbO қоришмаси тўлдирилган панжара шаклидаги қўрғошин пластиналардан иборат. Пластиналар сульфат кислотанинг зичлиги 1,18 – 1,22 г\см³ бўлган 25-30 % ли эритмасига ботирилган бўлади. Қўрғошин (II) – оксиднинг сульфат кислота билан ўзаро таъсири натижасида пластина сиртида қийин эрийдиган қўрғошин сульфат қатлами ҳосил бўлади:
PbO + Н₂ SО₄ = PbSO₄ + Н₂О
Аккумуляторда кимёвий энергияни тўплаш учун уни зарядлаш керак. Бунинг учун қўрғошин пластинанинг бири ўзгармас электр токининг манфий қутбига, иккинчиси эса мусбат қутбига уланади. Электролиз натижасида электр энергияси кимёвий энергияга айланади. Электродларда содир бўладиган жараёнларни қуйидаги тенгламалар билан ифодалаш мумкин:
Катод: PbSO₄ + 2е = Pb + SO₄²
Анод: PbSО₄ – 2е + 2 Н₂О + PbО₂ +4Н+ + SO₄
Тенгламадан кўриниб турибдики, манфий электродда Рb^2- ионлар иккитадан электрон бириктириб олиб, қўрғошин атомига айланади. Мусбат электродда қўрғошин сульфат PbО₂ га айланади. PbО₂ ҳосил бўлишига сабаб шуки, Pb^2- ионлари иккитадан электрон йўқотиб, Pb⁴⁺ ионларига айланади. Аккумуляторни зарядлаш жараёнини қуйидаги тенглама билан умумий ҳолда ёзиш мумкин:
2PbSО₄ + 2 Н₂О = Pb + PbO 4Н+ +
Аккумуляторни зарядлаш натижасида битта электродда ғовак қўрғошин, иккинчи электродда оксидлаш хоссасига эга бўлган қўрғошин (IV)-оксид ҳосил бўлади ва улар орасида потенциаллар айирмаси вужудга келади, яъни қўрғошин манфий электрод, қўрғошин (IV) – оксид мусбат электрод вазифасини ўтайди:
(-) Pb[ H2 SO₄] PbO2 ( + )
З арядланган аккумуляторларнинг электродлари ўтказгич орқали туташтирилганда, электронлар манфий электроддан мусбат электродга томон ҳаракатланади, яъни электр токи пайдо бўлади ва кимёвий энергия электр энергияга айланади. Аккумуляторни зарядсизлашда уни зарядлашдагига тескари жараён боришини назарда тутиб, уни умумий ҳолда қуйидагича ёзиш мумкин:
Демак, аккумулятор зарядлании вақтида икки валентли қўрғошин бир атомли тоза қўрғошинга, яна бир атомли тўрт валентли ҳолатига ўтади, зарядсизланиш вақтида эса қўрғошин оксидланиб икки валентли ҳолатига ўтади, демак, тўрт валентли қўрғошин эса қайтарилиб, у ҳам икки валентли ҳолатга ўтади.
Кўпинча қўрғошинли аккумуляторлар сиғими 5 ампер-соатдан 1000 ампер соатгача бўлади. Зарядланиш вақтида аккумуляторнинг кучланиши ўзгаради. Кучланиш аккумуляторнинг зарядланиши охирида 2,7 В гача эришади, зарядсизланишда эса тезда 2,2 В бўлиб, узоқ вақт сақланади. Зарядсизланишда кучланиш аста-секин камайиб боради. Аккумуляторни 1,85 В дан паст кучланишгача зарядсизлаш маън этилади. Агар бунда паст кучланишгача зарядсизланса, электрод сирти водород молекулалари пуфакчалари билан қопланиб уни қайта зарядлаб бўлмайди. Аккумулятор ишдан чиқади.