De werking van een autobatterij

De werking van een autobatterij De batterij in een auto is een lood-accu. Deze batterij is nodig om de wagen te starten en om alles wat elektrische energie vraagt te doen werken zoals de radio, de lichten, ... Een auto-batterij is een oplaadbare batterij. De oplading gebeurt door de elektrische energie die tijdens het rijden wordt geproduceerd door de alternator van de auto.
Een lood-accu bevat een geconcentreerde zwavelzuur(H2SO4)-oplossing (38 m%) waarin Pb-platen en PbO2-platen zijn opgehangen. Eén Pb-plaat en één PbO2-plaat vormen samen 1 cel binnen de batterij.

Ontladen van de batterij

Tijdens de stroomlevering zal de batterij ontladen. Door het elektrisch contact tussen een Pb- en een PbO2-plaat zullen twee redox-halfreacties spontaan opgaan. Zowel Pb als PbO2 worden hierbij omgezet in Pb2+.
  • Oxidatiereactie: Pb → Pb2+ + 2e- (De Pb-plaat is dus de anode van een cel)
  • Reductiereactie: PbO2 + 2e- +4H+ → Pb2+ + 2 H2O (De PbO2-plaat vormt dus de kathode van een cel)

De elektronen die vrijkomen in de oxidatiereactie worden gebruikt in de reductiereactie.Dat deze halfreacties spontaan opgaan, kan verklaard worden op basis van de normpotentialen (E°) van de betrokken redoxkoppels.
  • E°(Pb2+/Pb) = -0.126V
  • E°(PbO2/Pb2+) = 1.455V

De waarden van de normpotentialen zijn sterk verschillend. De lage normpotentiaal van het eerste koppel wijst op het sterk reducerend vermogen van Pb. Pb wordt dus heel makkelijk geoxideerd tot Pb2+. De hoge normpotentiaal van het tweede koppel wijst op het sterk oxiderend vermogen van PbO2. PbO2 wordt dus gemakkelijk gereduceerd tot Pb2+.

Zowel aan de kathode als aan de anode zullen de gevormde Pb2+-ionen een neerslag vormen met sulfaat(SO42-)-ionen afkomstig van het zwavelzuur. De gevormde neerslag zal zich hechten aan de elektroden.

Pb2+ + SO42- → PbSO4

Tijdens de stroomlevering zal er dus H2SO4 uit de oplossing verdwijnen. De dichtheid van de oplossing in de batterij zal hierdoor merkbaar afnemen. Met behulp van een dichtheidsmeting kan dus de graad van ontlading van de batterij worden gemeten.

Toestand bij begin van de ontladingToestand bij begin van de ontlading
Toestand tijdens de ontladingToestand tijdens de ontlading

Opladen van de batterij

Opladen van de batterijOpladen van de batterij
Om de batterij opnieuw op te laden moeten de omgekeerde halfreacties doorgaan.
  • Pb2+ + 2e- → Pb (De Pb-plaat zal hier dus de kathode van de cel zijn)
  • Pb2+ → PbO2 + 2e- (De PbO2-plaat zal dus moeten fungeren als de anode van de cel)

Deze halfreacties zullen nooit spontaan opgaan. Hiervoor moet externe elektrische energie worden toegevoerd. Dit gebeurt tijdens het rijden, door middel van de alternator die door de motor wordt aangedreven. Door een negatieve spanning aan te leggen op de Pb-plaat en een positieve spanning aan te leggen op de PbO2-plaat, zullen de platen terug naar hun oorspronkelijke toestand gaan. De PbSO4-neerslag aan de Pb-plaat wordt weer omgezet in Pb-metaal en SO42-. De PbSO4-neerslag aan de PbO2 wordt weer omgezet in PbO2 en SO42-. Er ontstaat hierbij dus opnieuw H2SO4 waardoor de dichtheid van de batterijvloeistof weer zal toenemen.

Geleverde spanning door een autobatterij

autobatterij van 12Vautobatterij van 12V
Eén zo’n cel kan een spanning leveren van 2V. Door 6 cellen in serie te schakelen, kan echter een spanning van 12V worden verkregen. In serie schakelen, betekent dat de anoden en de kathoden van een reeks opeenvolgende cellen met elkaar worden verbonden.
© 2020 Guust2016, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
De accu van een digitale fotocameraDe accu van een digitale fotocameraHet grootste gedeelte van de digitale fotocamera’s is voorzien van een oplaadbare accu en slechts enkele, veelal goedkop…
De superbatterij: sneller opladen en een langere levensduurDe superbatterij: sneller opladen en een langere levensduurIn oktober 2014 is een nieuwe batterij ontwikkeld die in een paar minuten compleet opgeladen kan worden. Ook is de leven…
Klussen: elektronica – gelijkspanning en wisselspanningBij elektronica gaat het erom om de elektronen stroom goed onder controle te hebben. Pas dan kan je er allerlei dingen m…
De Li-ionbatterij, klein maar krachtigDe Li-ionbatterij, klein maar krachtigIn 2019 ging de Nobelprijs voor de scheikunde naar de uitvinders van de Li-ionbatterij. Li is dankzij zijn kleine massa…

De werking van een redoxindicatorDe werking van een redoxindicatorOm het equivalentiepunt bij een redoxtitratie met kleurloze of weinig gekleurde oplossingen te kunnen zien, dient een re…
Bepaling van normpotentialenBepaling van normpotentialenElke redoxkoppel wordt gekenmerkt door een normpotentiaal, ook standaard redoxpotentiaal genoemd. De normpotentiaal is e…
Bronnen en referenties

Reageer op het artikel "De werking van een autobatterij"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Guust2016
Laatste update: 08-11-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 1
Schrijf mee!