鉛蓄電池の反応について

鉛蓄電池は充電可能な電池(2次電池)です。
負極・正極の反応とどうして充電が可能なのか覚える必要があります。
鉛蓄電池の化学反応式は以下のようになります。

$(-)Pb | H_2SO_4aq | PbO_2(+)$

負極の反応式

まず$Pb$が$Pb^2+$になることを覚えます。

$Pb → Pb^{2+}$

$Pb + SO_4^{2-} → PbSO_4 + 2e^-$ - ①

$Pb$が$Pb^{2+}$となって、負極なのでイオンを放出します。
溶液が硫酸なので、$SO_4$と結合すると覚えれば導けます。

正極の反応式

まず、以下の反応を覚えます。

$PbO_2 → Pb^{2+}$

両辺のOが等しくなるように$H_2O$を加えます。

$PbO_2 → Pb^{2+} + 2H_2O$

両辺の$H^+$の数を合わせます。

$PbO_2 + 4H^+ → Pb^{2+} + 2H_2O$

両辺の電荷の総和が等しくなるように$e^-$を加えます。

$PbO_2 + 4H^+ + 2e^- → Pb^{2+} + 2H_2O$

$PbSO_4$を作りたいので、両辺に$SO_4^{2-}$を加えます。

$PbO_2 + 4H^ + SO_4^{2-} + 2e^- → PbSO_4 + 2H_2O$ - ②

全体の反応式

① + ②で$e^-$を消すことで、鉛蓄電池の放電反応式が現れます。

$Pb + SO_4^{2-} → PbSO_4 + 2e^-$ - ①
+ $PbO_2 + 4H^ + SO_4^{2-} + 2e^- → PbSO_4 + 2H_2O$ - ②

$Pb + PbO_2 + 4H^+ + 2SO_4^{2-} → 2PbSO_4 + 2H_2O$

これをまとめると

$Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 → 2PbSO_4 + 2H_2O$

この→を逆にすると、充電式になります。

$Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 ← 2PbSO_4 + 2H_2O$

初版:2022/9/26

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