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鉛電池の原理・特徴

外観および構造

鉛電池の原理・特徴
ユニット電池の外観


単電池の内部構造

原理

(1) 充放電反応

鉛蓄電池の充放電反応は以下の反応式になります。

正極では,
PbO2+4H+SO42−+2e←→PbSO4+2H2O ―――①

負極では,
Pb+SO42−←→PbSO4+2e―――②
蓄電池全体としては,

PbO2+2H2SO4+Pb←→2PbSO4+2H2O ―――③
となります。

放電反応は①・②・③式が左から右に進み,充電反応は①・②・③式が右から左に進みます。
しかし,充電が終期に近づくと④および⑤式の反応が併在します。
すなわち,電解液が水の電気分解によって減少します。

正極: H2O→1/2O2+2H+2e ―――④
負極: 2H+2e→H2 ―――⑤

従って,液式電池では補水が必要でしたが,制御弁式据置鉛蓄電池は負極吸収反応機能を有しているため,通常の使用条件では電解液の減少はなく,補水の必要がありません。

(2)負極吸収反応機能

制御弁式据置鉛蓄電池の負極吸収反応機能は充電時に正極板から発生する酸素ガスを負極板で吸収させるものです。
充電終期に正極から発生した酸素ガス(O2)は⑦式に示すように負極活物質の海綿状鉛(Pb)と反応して硫酸鉛(PbSO4)と水(H2O)を生成します。すなわち,正極での酸素ガスの発生によって失われた水が再生されたことになります。
また,硫酸鉛の生成により負極板は放電状態になるので,充電の電気エネルギーはこの硫酸鉛の還元に使用されるため負極からの水素ガス発生量も液式電池に比べて少なくなります。以上の関係を⑥・⑦式に示します。

正極: H2O→1/2O2+2H+2e ―――⑥

負極: Pb+1/2O2+SO4+2H→PbSO4+H2O ―――⑦

PbSO4+2e→Pb+SO42−

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