【國三理化】電池-鉛酸電池的化學反應

鉛酸電池是現代工業上普遍使用的電池，

而主要的原料就如同其名『鉛酸』電池－－

　　鉛、二氧化鉛還有硫酸！

引用自：http://webarchive.ncl.edu.tw/archive/disk19/55/57/00/57/47/201112073041/20121202/web/fbblife.com.tw/25152361/article/contentd734.html?ArticleID=1074

鉛酸電池之所以好用，主要有兩個原因：

1.可以充電，而不像伏打電池一樣是一次性的電池。

2.內電阻小，可作大電流放電

鉛酸電池各部為材料如圖

（PS：這是新式的免加水電池。）：

引用自：http://www.gs-battery.com.tw/knowhow-technicalmanual-3.php

所以，以我自己機車用的電池，湯淺YUSHA TTZ14S為例：

電解液是稀硫酸，

所以這才叫做『鉛酸』電池阿！

將硫酸溶液倒進電池中。

鉛酸電池的化學反應

在放電的時候，

負極反應為：

（1）Pb＋H₂SO₄ → PbSO₄＋2e^-＋2H⁺

負極的鉛板（Pb）與硫酸（H₂SO₄）反應，

而鉛板行氧化反應與硫酸結合形成硫酸鉛（PbSO₄），

並釋出兩個電子（2e^-）經由外電路到正極，

而硫酸解離出的兩個氫離子（2H⁺）也釋出到電解液中。

（Ⅰ）Pb＋SO₄^2-→ PbSO₄＋2e^-

也可視為負極的鉛板（Pb）與硫酸解離後的硫酸根（SO₄^2-）反應形成硫酸鉛（PbSO₄），

並釋出兩個電子（2e^-）經由外電路到正極。

（PS：硫酸解離出的兩個氫離子（2H⁺）在此先不描述，因為在正極反應中會消耗掉。）

正極反應為：

（2）PbO₂＋2H⁺＋H₂SO₄＋2e^- → PbSO₄＋2H₂O

正極的二氧化鉛（PbO₂）與硫酸（H₂SO₄）反應，

而二氧化鉛行還原反應與硫酸結合形成硫酸鉛（PbSO₄）並兩個由負極經由外電路到正極的電子（2e^-），

而正極硫酸解離出的兩個氫離子（2H⁺）與負極產生的氫離子與氧形成兩個水分子（H₂O）。

（Ⅱ）PbO₂＋4H⁺＋SO₄^2-＋2e^- → PbSO₄＋2H₂O

也可視為正極二氧化鉛（PbO₂）與硫酸解離後的硫酸根（SO₄^2-）反應形成硫酸鉛（PbSO₄），

而正極硫酸解離出的兩個氫離子（2H⁺）與負極產生的氫離子，

再接受兩個由負極經由外電路到正極的電子（2e^-）與氧形成兩個水分子（H₂O）。

因此放電的總反應式：不論是（1）+（2）或是（Ⅰ）+（Ⅱ），都是：

PbO₂＋2H₂SO₄＋Pb → 2PbSO4＋2H2O

EX:

　（1）Pb＋H₂SO₄ → PbSO₄＋2e-＋2H+

＋（2）PbO₂＋2H+＋H₂SO₄＋2e- → PbSO₄＋2H₂O

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

 　＝　PbO₂＋2H₂SO₄＋Pb → 2PbSO4＋2H2O

充電的時候，必須接外部電源，以正極接正極，負極接負極的方式才能充電。

而充電時，正負兩極的化學反應都是放電時的反應將反應物與生成物互換。

例如：

負極在放電時反應為：Pb＋H₂SO₄ → PbSO₄＋2e-＋2H+

負極在充電時反應為： PbSO₄＋2e-＋2H+→Pb＋H₂SO₄ 

但要特別注意的是，他們並不是『可逆反應』，是發生條件不同。