ХТК-інің сыйымдылығы, зарядталуы мен разрядталу сипаттамалары. Қорғасын аккумуляторы құрылымының ерекшеліктерін түсіндіріңіз

ХТК – нің қайта қолданылуына байланысты былай бөлінеді: гальваникалық элементтер: (1 дәрежелі ХТК) өтетін үдерістердің қайтымсызды ғына байланысты олар зарядталмайды, аккумуляторлар: (2 дәрежелі ХТК) сыртқы ток көзімен зарядталу мүмкіндігіне ие, немесе зарядталатын ХТК, отын элементтері: (электрохимиялық генераторлар) мұндай ХТК де электрохимиялық реакцияға түсетін заттар сырттай беріліп, ал өнімдер шығарылып үздіксіз шығарылып тұрады.

Гальваникалық элементтердің түрлерінің көптігіне қарамастан, олар практикада кең дәрежеде қолданысқа ие бола алмады. Негізгі себеп, олардың жұмыс жасау ұзақтығы тек электродтық материал мен электролиттің сарқылуымен шектелетіндігінде. Екіншіден - оладың (ГЭ) электрлі сыйымдылықтары өте аз болатындығымен түсіндіріледі.

Бұл кемшіліктер аккумуляторларда орын алмайды. Аккумулятор – бұл химиялық энергия сақтағыш құрал, немесе электр энергиясына айналдырғыш қондырғы деп атаймыз. Аккумуляторлар, электрохимиялық жүйеден дербес келесі анықтамалар негізінде ерекшеленеді: кернеу, электр сыйымдылығы, ішкі кедергісі, өздігінше разрядталу тогы, және де жұмыс жасау ұзақтығымен.

Аккумулятор сыйымдылығы дегеніміз – толық зарядталған аккумулятордың сақтай алатын электр энергиясының мөлшері. Аккумулятор сыйымдылығы – оның негізгі параметрі, немесе оның мәні жоғары болған сайын аккумулятордың келесі зарядталуға дейінгі жұмыс жасау мезгілі де көп болады. Сыйымдылық өлшемі (мА•сағ). Сыйымдылықтың белгіленген мәні аккумулятор этикеткасында заттаңба болып келтіріледі. Практикада аккумулятордың реалды сыйымдылығы, әдетте белгіленген мәннің 80% бен 110% ын құрайды. Аккумулятор сыйымдылығы оның жұмыс жасау барысында өзгеріске ұшырайды (әдетте азаяды), сонымен қатар келесі факторларға байланысты сипатталады: эксплуатациялану мен пайдаланылу технологиялары, эксплуатациялану мерзімі мен пайдалану жағдайы, қолданылылған зарятау құралдары және басқа факторлар.

Қорғасын аккумуляторындағы басты реагенттер болып қорғасын қостотығы (PbO₂) мен қорғасын (Pb) және электролит ретінде күкірт қышқылы (Н₂SO₄) қолданылады. Сол себепті олар қорғасын – қышқылды аккумуляторлар деп аталады. Оның құрылымына тоқталатын болсақ: корпус (сырты); оң зарядталған пластина РbO₂ ; теріс зарядталған пластина (кеуекті) Pb.

Разрядталу барысында пластиналар қорғасын сульфатымен қапталса, зарядталу кезінде оның еритіндігі орын алады.

Сепаратордың мақсаты пластиналардың өзара түйіспеуін қамтамасыз етумен қатар жаңаланған электролитті электродтарға жеткізу болып саналады.

Электролит – энергия көзі болумен қатар электродтарда өтетін процестерге катализатор ретінде қолданысқа ие.

Ток клеммалары – аккумуляторлардан алынатын пайдалы электр күшін жалғаумен қатар, оны зарядтау үшін қажет.

Электролит пен қос электродтан Pb, PbO₂ тұратын жүйе, гальваникалық элементті құрап, электрлі қозғаушы күштің көзі (ЭҚК) болып табылады.

Гальваникалық элементтің жұмыс жасау барысында оның электрлі сыйымдылығы (Q) келесі теңдеумен өрнектеледі:

Q = I_р⋅t_р,

Q – гальваникалық элемент сыйымдылығы, I_р – разрядталу тогы (А), t_р – разрядталу уақыты, сағ.

Қолданыстағы аккумуляторларда электродтар ретінде арнайы конструкциялы – көбінесе, торлы пластиналар орын алады. Қорғасын аккумуляторында электродтар негізін қорғасын мен сурьма (механикалық беріктілігін жоғарылатады) қорытпасынан жасалынады. Торлы пластиналар әлсіз күкірт қышқылымен араластырылу негізінде даярланған паста түріндегі - ұнтақталған қорғасын оксидтерімен толтырылады.

Оң пластиналар үшін қорғасын суригі (Pb₂PbO₄) қолданылса, ал теріс зарядты пластиналар негізінде қорғасын глеті (PbO) қолданылады. Осылайша даярланған электродтық материалдар кептірілгеннен кейін жоғары дәрежелі кеуектілікке ие болып, аккумулятордың үлкен сыйымдылығын қамтамасыз етеді.Кептірілген пластиналар ұзақ мерзімді зарядталудан өткізіледі (формовка). Формовкадан өткеннен кейін қорғасын суригі қорғасынның қос тотығына өтсе PbO₂, ал қорғасын глеті таза қорғасынға айналады. Бұл процесс, әрине зарядталу барысында орын алады. Осындай технология негізінде алынған пластиналарды разрядтап, не болмаса сол зарядталған (құрғақ зарядталған) күйінде сақтауға қалдырады. Келесі технологиялық процесс, әрине аккумуляторларды блокқа жинау үдерісі.

Теріс пластинадағы (Pb) разрядталу кезінде келесі электрохимиялық реакцияның өтуі орын алады:

Pb + SO₄^2– → PbSO₄ + 2е,

ал оң зарядталған пластинада (PbO₂)

PbO₂ + 2e + 4H⁺ + SO₄^2– → PbSO₄ + 2H₂O.

Жалпы разрядталу реакциясы:

PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O.