Рассмотрим процессы, происходящие в свинцовом аккумуляторе. Свинцовые пластинки в воздухе всегда покрыты пленкой оксида свинца PbO. Под действием серной кислоты оксид свинца превращается в сернокислый свинец (сульфат свинца) PbSO4 , по уравнению

PbO + Н2SO4 = PbSO4 + Н2О.

При заряде серная кислота разлагается на ионы Н2 и SO4. Отрицательные ионы SO4 подходят к аноду и превращают сульфат свинца в диокид свинца PbO2:

PbSO4 + SO2 + 2Н2О = PbO2 + 2Н2SO4.

Ионы водорода во время заряда подходят к катоду и восстанавливают на его поверхности чистый свинец:

PbSO4 + Н2 = Pb + Н2SO4.

Как видно, при заряде образуется серная кислота, то есть концентрация ее в растворе возрастает. Так как разрядный ток противоположен по направлению зарядному, то все реакции при разряде происходят в обратную сторону (написанные выше уравнения надо читать в обратном направлении). Поэтому в конце разряда пластины снова будут покрыты сульфатом свинца. Концентрация серной кислоты при разряде уменьшается.

Аккумулятор из двух свинцовых пластин мало пригоден для практического использования. Он обладает слишком небольшой емкостью и может давать ток весьма непродолжительное время, так как диоксида свинца при заряде получается мало.

Пластины современных аккумуляторов изготовляются решетчатыми (рис.8) и заполняются активной массой, состоящей из диоксида свинца для положительных пластик и губчатого (мелко раздробленного) свинца для отрицательных.

Применение пластин с активной массой значительно повышает ёмкость аккумулятора. Кроме того, для увеличения емкости в аккумуляторе устанавливают не две пластины, а большее их количество (например, пять

семь или девять). Число отрицательных пластин бывает на одну больше, чем положительных. Каждую положительную пластину размещают между двумя отрицательными (рис. 9). Поэтому поверхность пластин используется с обеих сторон; только у крайних пластин в работе участвует лишь одна поверхность. Чтобы не допустить короткого замыкания пластин, между ними помещают

пористые изоляционные прокладки-сепараторы. Сосуды аккумуляторов делаются чаще всего из кислотоупорной пластмассы.

Электролит приготовляется из химически чистой серной кислоты и дистиллированной или снеговой воды. Недостаточно чистая кислота или вода, содержащая примеси, могут испортить аккумулятор. У электролита плотность должна быть 1,25 – 1,26 при температурах выше нуля и 1,30 – 1,35 при температурах ниже нуля. Если температура выше 30°, то плотность электролита снижают до 1,20 – 1,21. Для измерения плотности электролита служит ареометр, представляющий собой запаянную стеклянную трубку, в нижней части которой помещён груз, а выше расположена бумажная шкала с делениями, соответствующими различным плотностям. Чем меньше плотность раствора, тем глубже опускается ареометр в раствор. Отсчет плотности ведётся по уровню раствора.

При приготовлении электролита кислоту тонкой струёй наливают в дистиллированную воду, непрерывно размешивая раствор чистой стеклянной палочкой. Нельзя наливать воду в кислоту, так как при этом происходит сильное нагревание и даже кипение с разбрызгиванием кислоты, которая может испортить одежду и вызвать ожоги. Во время работы с кислотой необходимо иметь под руками раствор щёлочи, на пример соды. Если кислота попала на тело или одежду, этим раствором нужно сейчас же смочить место, на которое попала кислота, и тем самым нейтрализовать её. Электролит наливают в аккумулятор так, чтобы уровень его был несколько выше пластин. Плотность электролита, заливаемого в новый аккумулятор должна быть 1,12. В крышке аккумулятора сделаны отверстия для наливания электролита, закрытые пробками. В пробках имеются небольшие отверстия для выхода газов. После заливки электролита в новый аккумулятор его оставляют на шесть часов, чтобы активная масса пропиталась электролитом.

При заряде положительный полюс аккумулятора соединяется с положительным полюсом заряжающего источника, напряжение которого должно быть несколько выше, чем ЭДС аккумулятора. Для установления нужного тока применяется реостат, который включается в один из проводов, идущих к аккумулятору. Для того чтобы контролировать ток, иногда включают еще амперметр. Зарядный ток (в ампер-часах) не должен превышать емкости аккумулятора (в ампер-часах). Например, максимальный зарядный ток для аккумулятора емкостью в 40 А·ч равен 4 А. Нормальный заряд аккумулятора обычно длится 12 часов. При большем токе аккумулятор перегревается и происходит разрушение активной массы пластин. Если заряд вести меньшим током, что вполне допустимо и даже желательно, то продолжительность заряда соответственно увеличивается. Когда заряжается новый, еще не работавший аккумулятор, то заряд осуществляют более продолжительное время, повторяя его несколько раз и разряжая аккумулятор в промежутках между такими зарядами. Правила заряда подробно указаны в инструкции, прилагаемой к аккумулятору.

Когда аккумулятор совершенно разряжен, то в начале заряда его ЭДС равна 1,8 В, а в конце заряда она повышается, как известно, до 2,7 В. В конце заряда происходит бурное выделение пузырьков газа в электролите, который как бы «кипит». Если имеется вольтметр, то конец заряда можно определить и по возрастанию ЭДС аккумулятора до 2,7 В. Обычно аккумулятору дают «покипеть» час-два, после чего заряд считают оконченным.

Необходимо помнить, что из аккумулятора выделяется водород и кислород, смесь которых представляет собой так называемый гремучий газ, легко взрывающийся от искры или пламени. Поэтому к аккумулятору нельзя подносить зажженные предметы.

При разряде аккумуляторов нужно соблюдать следующие правила. Максимальный разрядный ток не должен превышать емкости аккумулятора. Надо остерегаться короткого замыкания аккумулятора, при котором возникает очень большой ток. Он вызывает порчу аккумулятора: его пластины коробятся и из них выпадает активная масса, которая может замкнуть накоротко пластины. Нельзя пробовать аккумулятор «на искру», соединяя его полюсы накоротко.

Как только ЭДС при разряде понизится до 1,8 В, нужно не позднее чем через сутки поставить аккумулятор на заряд, иначе пластины аккумулятора покроются белым налётом сернокислого свинца (сульфата). Этот налёт сильно снижает емкость аккумулятора. Удалить сульфат с пластин очень трудно.