Quitar el sulfato de plomo de las placas de la bateria

Electrolito:

es todo cuerpo que en solución acuosa se deja atravesar por la corriente eléctrica originándose en su seno determinadas reacciones químicas.

Electrolisis

Se denomina así al conjunto de reacciones que se producen en el interior de una cuneta en la que se ha depositado una solución de cloruro sódico y agua y en el que se han introducido dos electrodos de platino que se conectan a un generador de corriente eléctrica. El pasó de la corriente a través del electrolito desde el electrodo positivo (ánodo) al electrodo negativo (cátodo), produce la ionización del cloruro sódico y la descomposición de la molécula de agua fijándose en el seno del electrolítico hidróxido sódico (NaOH) y desprendiéndose en forma de gas cloro en el ánodo e hidrogeno en el cátodo. Todo esto se  puede resumir diciendo que el fenómeno de la electrolisis consiste en la descomposición de la molécula de agua cuando a través de ella pasa una corriente eléctrica.

Nota

Los aniones son iones negativos que tienen exceso de electrones, los cationes son iones positivos que tienen falta de electrones. En estas reacciones se fundamenta el proceso de trabajo de las baterías.

Proceso electroquímico con un electrolito compuesto por ácido sulfúrico y agua:

Se dispone de una vasija que contiene un electrolito compuesto de SO4H2 y H2O y en cuyo seno se introduce dos electrodos de platino que se conectan a un generador. El generador produce un desequilibrio en el número de electrones que hay en los electrones de tal forma que en el electrodo positivo (anodo) produce una falta de electrones y en el electrodo negativo (catodo) produce un exceso de los mismos. En el electrolito, parte de las moléculas de SO4H2 se han ionizado transformándose en iones S0-- e iones H++.Los iones SO descargan su exceso de electrones en el ánodo y se transforman en moléculas las cuales reaccionan con las moléculas de agua que hay en las inmediaciones y alas que roban el H2 para formar una nueva molécula de SO4H2. El oxígeno que sobra en la molécula de agua rota anteriormente y que no está ionizado se desprende en los alrededores del ánodo en forma de burbujas. Los iones H++ de la molécula de ácido se dirigen al cátodo para tomar los electrones que les falta y transformarse en moléculas las cuales se desprenden a la atmosfera en forma de burbujas en los alrededores.

Como consecuencia de todo este proceso resulta

1º

El ánodo ha ganado electrones y el cátodo los ha perdido por lo que entre ambos ha habido un movimiento de electrones.

2º

Por cada molécula de SO4H2 que se haya formado ha desaparecido el electrolito un anión SO4 y un catión H2, por lo que inmediatamente hay otra molécula en el líquido que se ioniza quedando en el electrolito un anion SO4 y un catión H2, por lo que inmediatamente hay otra molécula en el líquido que se ioniza quedando en el electrolito el mismo número de iones por lo que existe la misma cantidad de ácido sulfúrico que antes del proceso pero menos cantidad de agua.

3º

Como ha habido desprendiendo de oxígeno en el ánodo y de doble volumen de hidrogeno en el cátodo, aparentemente es como si se hubiera descompuesto el agua en sus dos elementos. Si continuamos el paso de corriente, continua produciéndose el desplazamiento de oxigeno e hidrogeno.

Proceso de descarga de una batería:

Partiendo de una batería completamente cargada cuyas condiciones son:
placa positiva (anodo) compuesta por peróxido de plomo (PbO2) y la placa negativa (catodo) compuesta por plomo esponjoso (Pb) y el electrolito compuesto por SO4H2 y H2O con una densidad de 1,28 g/cm3 a 1,29 g/cm3 que equivale a una concentración del 64% de H2O y 36% de SO4H2. Se conecta a los bornes de la misma un receptor con lo que se establece una corriente eléctrica que por el circuito exterior va del borne + al borne – atravesando el receptor.

Reacciones entre sus elementos: 1º

los iones sulfato (SO--) del SO4H2 reaccionan con el plomo de ambas placas transformándose la materia de esta en SO4Pb (sulfato de plomo) a medida que avanza la descarga.

2º

En el electrolito, los iones H++ reaccionan y se combinan con el oxígeno del peróxido de plomo (PbO2) que queda libre en la placa positiva formando moléculas de agua.

Conclusión del proceso de descarga 1º

en la placa positiva y en la placa negativa se produce sulfato de plomo (SO4Pb) que poco a poco las va recubriendo hasta que toda la materia activa se las placas se haya transformado en sulfato de plomo, en cuyo momento la batería dejara de suministrar corriente ya que se encuentran ambas placas con la misma sustancia y por tanto con la misma tensión de disolución. Cuando esto acurre, se dice que la batería se ha sulfatado o se ha agotado siendo muy difícil su recuperación.Las baterías nunca se deben descargar hasta su total agotamiento pues es necesario que no se sulfate por completo toda la sustancia activa de las placas para así poderlas recuperar nuevamente.

2º

Durante la descarga en el electrolito desaparecerá dos moléculas de SO4H2 y aparecerán dos moléculas de H2O. A medida de que la batería se va descargando, desciende la concentración de ácido en el electrolito que a plena carga suele tener un 36% de ácido y al final de la descarga puede llegar de un 12% a un 15%. De esto se deduce que la densidad del electrolito durante la descarga desciende desde 1,28g/cm3 hasta 1,12g/cm3. Por debajo de esta última densidad que corresponde a un 20% de carga aproximadamente no se debe seguir descargando la batería y si siguiésemos haciéndolo la densidad del electrolito seguirá descendiendo hasta 1,10g/cm3 que corresponde a un estado de batería totalmente agotada y al que no debemos llegar.

3º

Si descargamos una batería hasta agotarla por completo ocurre que el ácido sulfúrico al no encontrar más sustancia activa (PbO2 y Pb) en las placas para reaccionar y siendo asta muy va a reaccionar con el armazón de las mismas sulfatando y haciendo que se tuerzan con lo que queda la batería irrecuperable.

Proceso de carga de la batería

Durante el proceso de carga de la batería se conecta a un generador que la va a suministrar una corriente cuyo sentido de circulación va a ser inverso al que tenía durante la descarga, es decir, por el interior de la batería la corriente circulara atravesando el electrolito desde la placa positiva a la placa negativa produciéndose los siguientes efectos 1º
La molécula de agua se disocia 2H2O a 4H++ más 20--

2º

El ion hidrogeno se dirige a la placa negativa combinando con el sulfato con lo que forma una nueva molécula de ácido sulfúrico y deja solo al plomo en esta placa. SO4 + 2H++ + 2e- a So4 H2 + Pb 3º
El ion oxigeno ( O-- ) se dirige a la placa positiva combinándose con el plomo del sulfato de esta y formando peróxido de plomo ( PbO2) So4-- + Pb++++ + 2H++ + 2o-- a So4 H2 + PbO2. Dejando libre el sulfato que se combina con el hidrogeno del agua del electrolito para formar una molécula de ácido sulfúrico (So4 H2)

Conclusiones del proceso de carga 1º

Durante el proceso de carga en el electrolito desaparecen dos molécula de agua y aparecen dos moléculas  de acido sulfúrico, por lo que la concentración de ácido y por tanto la densidad del electrolito va aumentando a medida que avanza la carga hasta alcanzar 1,28g/cm3 al final de la misma 2º
En la placa positiva aparece peróxido de plomo (PbO2) y en la negativa plomo (Pb) siendo la tensión de disolución de estos dos elementos de 2,2v a plena carga.

3º

Debido a la dificultad de regular con exactitud la velocidad de disociación de las moléculas de agua pues siempre se disocian mayor número de moléculas de las que se van a transformar en peróxido de plomo y ácido sulfúrico por lo que se desprenden a la atmosfera en forma de gas, oxígeno en la placa positiva e hidrogeno en la negativa. Este fenómeno se acelera enormemente al final del proceso de carga siendo esta la carga por la que se pierde agua en las baterías en su funcionamiento, con la que abra que restablecer periódicamente el nivel del electrolito para que se añadirá exclusivamente agua destilada.

4º

Cuando una batería se sobrecarga el oxígeno procedente de la electrolisis del agua al no encontrar más sulfato en la placa positiva para formar peróxido de plomo reacciona con el armazón de esta placa (oxidándola) haciéndola irrecuperable.