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Bleiakkumulator
Der Bleiakkumulator ist ein galvanisches Element, in dem elektrische Energie
gespeichert und wieder entnommen werden kann.
Ein solches wiederaufladbares galvanisches Element heißt Sekundärelement.
Ein Bleiakkumulator ist aus 2 Sätzen parallel geschalteten Gitterplatten aus einer Bleilegierung aufgebaut. Diese tauchen in 32%ige Schwefelsäure(H2SO4).
Die Platten des ersten Satzes sind mit fein verteiltem Blei, die des zweiten mit Blei(IV)-oxid gefüllt. 2 dieser Sätze bilden einen Plattenblock.
Zwischen den Platten befinden sich säurefeste Separatoren.
In einer 12Volt-Autobatterie werden nun 6 Plattenblöcke in Reihe geschaltet.
Beim Entladen laufen in einem Bleiakkumulator folgende Reaktionen von links nach
rechts ab:
-POL : Pb + SO42- -> PbSO4 + 2e-
+POL : PbO2 +4H+ +SO42- +2e- -> PbSO4 + 2H2O
Pb + PbO2 +2H2SO4 -> 2PbSO4 + 2H2O
Das entstehende Blei(II)-sulfat ist schwerlöslich und scheidet sich an den Elektroden oder als Bodenkörper ab. Beim Entladen wird nun Schwefelsäure verbraucht und es entsteht Wasser.
Das lässt die Konzentration der Schwefelsäure fallen und somit ist die Konzentration der Schwefelsäure ein guter Indikator für den Ladezustand einer Batterie. Die Spannung zwischen einer Blei und einer Blei(IV)-oxid-Platte beträgt bei einer handelsüblichen Autobatterie etwa 2,1 Volt.
Für den Ladevorgang muss eine äußere Spannung angelegt werden, so dass sich die o.g. Reaktionen umkehren. Eine notwendige Bedingung für den Ladevorgang ist die hohe Überspannung, die die Abscheidung von Wasserstoff an Blei aufweist.
Nachdem beim Ladevorgang das Blei(II)-sulfat verbraucht ist, entsteht an der Anode Sauerstoff und an der Kathode Wasserstoff.
Diese Erscheinung wird auch als "Gasen des Akkumulators" bezeichnet.
Die Konzentration der Schwefelsäure steigt wieder an.
Der Bleiakkumulator besitzt technisch nur eine begrenzte Lebenszeit, da Material von den Elektroden abplatzt. In Deutschland werden 90% aller Bleiakkus wieder aufgearbeitet.