หลักการทำงานของตะกั่ว-เครื่องชาร์จแบตเตอรี่กรด

ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด แอโนด (PbO2) และแคโทด (Pb) จะถูกจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ (กรดซัลฟิวริกเจือจาง) กระแสไฟฟ้า 2V ถูกสร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง ขึ้นอยู่กับหลักการของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด จากการชาร์จและการคายประจุ แอโนด แคโทด และอิเล็กโทรไลต์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังต่อไปนี้: ในกรณีแรกของลีดซัลเฟต สถานะออกซิเดชันของตะกั่วจะเพิ่มขึ้น และจะถูกออกซิไดซ์ โดยมีประจุบวกไหลเข้าสู่อิเล็กโทรดบวก ในกรณีที่สองของตะกั่วซัลเฟต สถานะออกซิเดชันของตะกั่วจะลดลง และลดลง โดยมีประจุลบไหลเข้าสู่อิเล็กโทรดลบ

1. การเปลี่ยนแปลงทางเคมีระหว่างการปล่อย
เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับวงจรภายนอกเพื่อคายประจุ กรดซัลฟิวริกเจือจางจะทำปฏิกิริยากับวัสดุออกฤทธิ์บนแผ่นแอโนดและแคโทดเพื่อสร้างสารประกอบใหม่ที่เรียกว่า 'ลีดซัลเฟต' ในระหว่างการคายประจุ กรดซัลฟิวริกจะถูกปล่อยออกมาจากอิเล็กโทรไลต์ ยิ่งปล่อยนานเท่าไร ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกก็จะเจือจางลงเท่านั้น ปริมาณกรดซัลฟิวริกที่ใช้จะเป็นสัดส่วนกับปริมาณที่ปล่อยออกมา ด้วยการวัดความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกในอิเล็กโทรไลต์ กล่าวคือ ความถ่วงจำเพาะของกรด จึงสามารถกำหนดปริมาณการคายประจุหรือประจุที่เหลืออยู่ได้

2. การเปลี่ยนแปลงทางเคมีระหว่างการชาร์จ
ในระหว่างการชาร์จ ลีดซัลเฟตที่ผลิตบนแผ่นแอโนดและแคโทดจะถูกสลายและลดลงเป็นกรดซัลฟิวริก ตะกั่ว และลีดเปอร์ออกไซด์ ดังนั้นความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าความถ่วงจำเพาะของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้น และจะค่อยๆ กลับไปสู่ความเข้มข้นก่อนจะปล่อยออกมา การเปลี่ยนแปลงนี้บ่งชี้ว่าวัสดุออกฤทธิ์ในแบตเตอรี่ลดลงไปสู่สถานะที่สามารถจ่ายพลังงานได้อีกครั้ง เมื่อตะกั่วซัลเฟตที่อิเล็กโทรดทั้งสองลดลงไปเป็นวัสดุแอคทีฟดั้งเดิม การชาร์จจะเสร็จสมบูรณ์ ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นที่แผ่นแคโทด และออกซิเจนถูกผลิตที่แผ่นขั้วบวก ในขั้นตอนสุดท้ายของการชาร์จ กระแสไฟฟ้าเกือบทั้งหมดจะถูกใช้สำหรับการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ซึ่งช่วยลดระดับอิเล็กโทรไลต์ เมื่อถึงจุดนี้ควรเติมน้ำบริสุทธิ์ลงไป