IX.4.2. Acumulatorul cu plumb

Acumulatorul cu plumb este o pilă cu electrolit lichid realizat pentru prima oară, în anul 1859, de inginerul francez Gaston Planté.

Construcția acumulatorului cu plumb:

• Electrodul negativ (anodul) este format dintr-un grătar de plumb cu ochiurile umplute cu plumb spongios.

• Electrodul pozitiv (catodul) este construit tot dintr-un grătar de plumb cu ochiurile umplute cu dioxid de plumb.

• Electrozii sunt separați prin plăci de material plastic.

• Electrolitul este acid sulfuric de concentrație 38% (cu ρ = 1,29 g/cm³) pentru acumulatorul încărcat.

Procesele care au loc la cei doi electrozi, în timpul funcționării acumulatorului (când acesta debitează curent electric) pot fi reprezentate prin ecuațiile:

Anod (-):
Pb (s) + SO₄^-2 → PbSO₄ (s) + 2ē - reacție de oxidare

Catod (+):
PbO₂ (s) + 4 H⁺ (aq) + SO₄^-2 + 2ē → PbSO₄ (s) + 2 H₂O (l) - reacție de reducere

Ecuația redox globală generatoare de curent electric este:
Pb (s) + PbO₂ (s) + 4 H⁺ (aq) + 2 SO₄^-2 → 2 PbSO₄ (s) + 2 H₂O (l)

🔦 Observație

Polaritatea înscrisă pe borna considerată anod depinde de tipul dispozitivului și de modul său de operare. La un acumulator polaritatea bornelor se schimbă în funcție de regimul său de lucru, indiferent de semnele înscrise pe ele.

De exemplu, la un acumulator :

• care alimentează un circuit exterior (dispozitiv care oferă energie), anodul este negativ, deoarece acolo are loc reacția de oxidare (cu cedare de electroni).
• în perioada de încărcare, anodul este electrodul pozitiv.

Bateria (acumulatorul) auto, denumită în limbaj de specialitate baterie de pornire, este o baterie de 12 volți (de cele mai multe ori) care înmagazinează energie electrică și oferă curent electric pentru a putea învârti un motor electric (demarorul/electromotorul), care pornește motorul mașinii. Bateria mai are însă și rolul de a menține alimentat circuitul electric cu toți consumatorii atunci când mașina este oprită. În timpul funcționării motorului, alternatorul produce curent menținînd bateria încărcată la capacitate maximă și alimentează consumatorii din mașină (faruri, ștergătoare, radio, calculatoare etc).

O baterie de 12V cu plumb-acid este formată din șase celule conectate în serie, fiecare celulă producând aproximativ 2,11 volți.

Acumulatorul poate fi reîncărcat prin conectarea acestuia la o sursă de curent continuu astfel, încât curentul debitat de sursa să aibă sens opus celui debitat de acumulator. La electrozi se produc astfel reacțiile inverse celor indicate.

În afara acumulatorilor cu plumb se utilizează acumulatoare alcaline de tip Ni-Fe și Ni- Cd. Acestea prezintă avantajul că permit desfășurarea unui număr mare de descărcări – încărcări fără deteriorarea plăcilor.