Akumulator kwasowo-ołowiowy rodzaj akumulatora elektrycznego, opartego na ogniwach galwanicznych zbudowanych z elektrody ołowiowej, elektrody z tlenku (IV) ołowiu (PbO₂) oraz ok. 37% roztworu wodnego kwasu siarkowego, spełniającego rolę elektrolitu.

Akumulator ołowiowy został wynaleziony przez francuskiego fizyka Gastona Planté, w 1859 r. Mimo, wielu jego wad, jest to wciąż najbardziej popularny rodzaj akumulatorów elektrycznych. Występuje w niemal wszystkich samochodach, a także wielu innych pojazdach. Oprócz tego stanowi często jeden z elementów awaryjnego zasilania budynków, zakładów przemysłowych, szpitali, centrali telefonicznych i polowych systemów oświetleniowych.

Konstrukcja i działanie

---

Typowy akumulator samochodowy jest zbudowany z 6. ogniw ołowiowo-kwasowych połączonych szeregowo. Każde ogniwo generuje siłę elektromotoryczną równą 2,1 V. Cały akumulator generuje zatem napięcie znamionowe równe 12,6 V.

Pojedyncze ogniwo składa się z:

• anody wykonanej z metalicznego ołowiu - (-) - w trakcie poboru prądu i (+) w trakcie ładowania
• katody wykonanej z PbO₂ - (+) - w trakcie poboru prądu i (-) w trakcie ładowania
• elektrolitu - którym jest wodny, ok. 37% roztwór kwasu siarkowego z rozmaitymi dodatkami

W ogniwie tym, w trakcie poboru prądu zachodzą następujące reakcje chemiczne na elektrodach:

anoda - utlenianie

$\backslash mbox\{Pb\}\; (s)\; +\backslash mbox\{SO\}\_\{4\}^\{2-\}\; (aq)\; \backslash leftrightarrow\; \backslash mbox\{PbSO\}\_\{4\}\; (s)\; +2e^-\; \backslash quad\backslash epsilon^o\; =\; 0.356\; V$

katoda - redukcja

$\backslash mbox\{PbO\}\_\{2\}\; (s)\; +\backslash mbox\{SO\}\_\{4\}^\{2-\}\; (aq)\; +4\backslash mbox\{H\}^++2e^-\; \backslash leftrightarrow\; \backslash mbox\{PbSO\}\_\{4\}\; (s)\; +2\backslash mbox\{H\}\_2\backslash mbox\{O\}\; (l)\; \backslash quad\backslash epsilon^o\; =\; 1.685\; V$

W trakcie ładowania zachodzą dokładnie takie same reakcje, tyle że w drugą stronę.

Jak widać na obu elektrodach w trakcie poboru prądu wydziela się siarczan ołowiu (Pb(SO)₄). Stan całkowitego rozładowania akumulatora polega na całkowitym przekształceniu obu elektrod w stały siarczan ołowiu i jest nieodwracalny. W praktyce zapobiega się tzw. zasiarczeniu elektrod stosując specjalną ich konstrukcję, która utrudnia osadzanie się na ich powierzchni nieprzenikalnej warstwy kryształów siarczanu ołowiu. Akulumatory samochodowe nie są jednak generalnie zaprojektowane do częstego całkowitego rozładowania, lecz raczej do funkcjonowania w stanie całkowitego naładowania. Każde rozładowanie akumulatora samochodowego skutkuje trwałym obniżeniem jego sprawności.

Z drugiej strony - przeładowanie akumulatora skutkuje wydzieleniem dużych ilości wodoru (tzw. zagotowaniem). Wodór w połączeniu z powietrzem tworzy mieszankę wybuchową, która może eksplodować pod wpływem iskry elektrycznej. Stąd ładowanie akumulatorów należy przeprowadzać w dobrze wentylowanych wnętrzach lub na otwartym terenie.

Kolejną wadą akumulatorów ołowiowych jest ryzyko wycieku z nich kwasu siarkowego oraz parowanie wody powodujące zbyt duże jego stężenie w elektrolicie. Oba kłopoty rozwiązuje się stosując albo bardzo szczelne, nierozbieralne obudowy lub stosując elektrolity żelowe. Elektrolity żelowe są nadal wodnymi roztworami kwasu siarkowego, jednak dodaje się do niego środka żelującego (np: żywice silikonowe), który jednocześnie zapobiega parowaniu i ryzku wycieku. Akumulatory takie nazywa się "bezobsługowymi" - gdyż w zasadzie nie wymagają one kontrolowania składu i ilości elektrolitu. Żadna forma elektrolitu nie zapobiega jednak problemom wynikającym z częstego rozładowywania akumulatora.

Akumulator w liczbach

---

Typowy akumulator samochodowy, złożny z 6 ogniw posiada:

• siłę elektromotoryczną = 12,6 V
• Minimalne napięcie (wskazujące na stan głębokiego rozładowania) - 11,8 V
• Prawidłowe napięcie ładowania - minimalne: 13,2 V - maksymalne 14,4 V.
• Napięcie przeładowania - występujące w trakcie wydzielania wodoru = 14,4 V

Elektrochemia

Bleiakkumulator | Lead-acid battery | Batería de plomo y ácido | Batterie au plomb | Loodaccu | 鉛蓄電池 | Свинцово-кислотный аккумулятор | 铅酸蓄电池