자동차 배터리, 납-산 배터리 (Lead-acid battery)

자동차 배터리, 납-산 배터리 (Lead-acid battery)

자동차 축전지 산화-환원 반응

 

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▶ 참고: 제20장 전기화학. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/11389 ]

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▶ 자발적 산화-환원 반응 시, 즉 방전할 때, 전기가 발생할 때

> 전해질: H2SO4(aq)

> 산화전극(anode): Pb(s) ... (–)극

> 환원전극(cathode): PbO2(s) ... (+)극

 

 

▶ 산화 반응: Pb(s) + HSO4^-(aq) → PbSO4(s) + H^+(aq) + 2e^-

> Pb의 산화수는 0에서 +2로 증가, Pb는 PbSO4로 산화됨.

 

 

▶ 환원 반응: PbO2(s) + HSO4^-(aq) + 3H^+(aq) + 2e^- → PbSO4(s) + 2H2O(l)

> Pb의 산화수는 +4에서 +2로 감소, PbO2는 PbSO4로 환원됨.

 

 

▶ 전체 반응: Pb(s) + PbO2(s) + 2HSO4^-(aq) + 2H^+(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

> Pb가 산화되면서 내놓은 전자(e^-)는 외부 도선을 통해 PbO2로 이동.

> Pb 전극은 (–)극, PbO2 전극은 (+)극.

 

 

 

> Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) → 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

> Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

 

 

 

 

[ 그림 출처 commons.wikimedia.org ] Lead-acid battery discharging.

 

 

반응형

 

 

 

 

 

 

> PbO2 + 4H^+ SO4^2- + 2e^- → PbSO4 + 2H2O ... E = +1.69 V

( PbO2 + H2SO4 + 2H^+ + 2e^- → PbSO4 + 2H2O )

 

> PbSO4 + 2e^- → Pb + SO4^2- ... E = –0.35 V

( 참고: 표준 환원 전위 https://ywpop.tistory.com/7027 )

 

 

 

 

 

 

> 방전시키면, Pb와 PbO2는 PbSO4로 변하고, (전극 질량 증가)

> 충전시키면, PbSO4는 다시 Pb와 PbO2로 변한다. (전극 질량 감소)

 

 

 

 

※ 12 V 자동차용 납-산 배터리는

2 V짜리 볼타 전지 6개가 직렬로 연결되어 있다.

( 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/19957 )

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/10521 ] 충전시 Pb 전극은 (–)극

자동차 축전지 산화-환원 반응 (충전 반응)

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/11556 ] 산화-환원 반응 완성하기. PbO2 + Pb + H^+ → Pb^2+ + H2O

 

 

 

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