Experimenten Online!
	Loodaccu Experiment. Beschrijving: De constructie van een eenvoudige loodaccu. (1 cel, ±2 Volt) Apparatuur: -Bekerglas 250 ml -Horlogeglas 80 mm -Daklood circa 80x140 mm, 1 mm dik -3 afstandhouders -Regelbare trafo -Lampje 2,5V/100mA -Lampje 1,5V/10mA -Weerstand 56 Ohm -Geïsoleerd koperdraad -Voltmeter -Schuurpapier of staalwol Chemicaliën: Zwavelzuur (accuzuur: s.g. 1.28): H2SO4 Veiligheid: Pas op met zwavelzuur! Gebruik een veiligheidsbril & handschoenen. Voorbereiding & uitvoering: Knip of snij uit een stuk daklood 2 loodplaten van 50x70 mm met een contactstrook van 10x70 mm. Zaag drie afstandhouders van circa 40x20 mm uit een stukje hout van 10 mm dik. Maak in elk blokje 2 zaagsneden op circa 1,5 cm. (zie tekening hieronder) Schuur de loodplaten blank met schuurpapier of staalwol en plaats beide platen met behulp van de afstandhouders in het bekerglas. Buig de contactstroken naar buiten om de rand van het bekerglas. Vul het bekerglas met zwavelzuur tot net boven de platen en dek het, tegen spetteren tijdens het laden, af met een horlogeglas. Gebruik de contactstroken en het koperdraad om de accu op de trafo aan te sluiten. Markeer de plus en min van de cel. Laadt de accu 30 minuten met circa 100mA gelijkstroom. Verbreek daarna de draden met de trafo en sluit het lampje van 2.5V/100mA aan op accu. Noteer de tijd dat het lampje brandt. Waarnemingen: -Tijdens de eerste keer laden (activeren) wordt de anode (+) langzaam donkerbruin door vorming van loodperoxide (PbO2), de kathode (-) blijft grijs. -Tijdens het laden komen aan beide elektrodes gassen vrij, aan de kathode meer dan aan de anode. Dit klopt met de elektrolyse-reactie, waarbij aan de kathode waterstof (H2) en aan de anode zuurstof (O2) in de verhouding 2:1 wordt gevormd. Er vindt dus tevens elektrolyse van water plaats. -Bij het ontladen blijft de spanning (±2 Volt) tot het einde toe vrijwel constant, om vervolgens aan het eind van de ontlading binnen 1-2 seconden, naar 0 Volt te zakken. Het lampje gaat in één keer uit, in plaats van langzaam uit te doven. -Na het ontladen zijn beide elektrodes (anode en kathode) bedekt met een wit kristallijn neerslag van loodsulfaat. Dit is het beste zichtbaar op de anode, de kathode blijft min of meer grijs. -Na een paar laadcyclussen ontstaat er een wit neerslag op de bodem van het bekerglas. Aangenomen wordt dat dit loodsulfaat (PbSO4) is, afkomstig van de loodplaten. -Door vergroting van het reactieve oppervlak neemt de accu capaciteit ook na 10 laad/ontlaadcycli nog steeds toe. Grafieken: *Om de ontlaadkarakteristiek beter te kunnen bepalen werd een lampje van 1.5V/10mA in serie met een weerstand 56 Ohm gebruikt. Uitleg: Een lood-zwaveluur accu bestaat in z'n simpelste vorm uit 2 loden platen ondergedompeld in een bak met verdund zwavelzuur. Na aanleggen van een gelijkspanning over de twee platen treedt er eerst elektrolyse van water op, waarbij de gevormde zuurstof het lood van de anodeplaat oxideert tot bruin lood(per)oxide. De kathodeplaat blijft onveranderd. Reactievergelijkingen: Pas na de eerste keer laden (misschien is het beter te spreken over activeren) van de accu zal er dus een spanningverschil over de platen ontstaan omdat twee gelijke metalen in een elektrolyt geen spanningverschil kunnen genereren. Per cel is de spanning ongeveer 2 Volt. Bij het ontladen wordt op beide platen loodsulfaat neergeslagen en water gevormd volgens de (vereenvoudigde) reactievergelijkingen: Door de vorming van water en het binden van de sulfaat-ionen tijdens de ontlading neemt het soortelijk gewicht van het zwavelzuur af. Bij het laden verlopen de reacties in omgekeerde richting; loodsulfaat wordt weer omgezet in lood resp. loodperoxide en het zuurgehalte van het elektrolyt neemt weer toe tot de oorspronkelijke concentratie. Dit proces kan in principe oneindig herhaald worden. Opmerkingen: -Een commerciële accu bestaat meestal uit meerdere cellen, waarvan de platen al bij aankoop bestaan uit lood (kathode; negatieve plaat) resp. bedekt zijn met loodperoxide (anode; positieve plaat). Meer info & links: University of Regensburg - Electrochemistry Lead Acid Battery Facts on File - Lead-Acid Battery Beschrijving van het loodaccu experiment. (Engels) Howstuffworks.com - How Batteries Work Algemene uitleg over de werking van batterijen. (Engels) Vego's geïllustreerde encyclopedie van de elektronica - Accu Bootelektro -Accu RedoxChemie Uitleg - Accu's en batterijen Product info Daveco - o.a. geschiedenis Centurion-akku.nl - Accuboek.pdf Uitgebreide info over de werking, opbouw en geschiedenis van de loodaccu.