Большой интерес проявляется к транспортным средствам на электрической тяге и источником энергии в виде химического источника тока (ХИТ) на борту. Такой вид транспорта обладает неоспоримыми плюсами:
• электрические двигатели (ЭД) имеют сравнительно высокий КПД (70-93 %), в сравнении с двигателями внутреннего сгорания (22-42 %) [1];
• ЭД не производят вредных выбросов в атмосферу в месте его нахождения (если пренебречь выбросами при производстве электроэнергии);
• конструкция электромобиля проще в виду простоты конструкции ЭД и отсутствии потребности в коробке переключения передач (ЭД имеют высокий крутящий момент в широком диапазоне частот вращения вала и могут реверсироваться) и т.п. [2].
Однако, электромобили обладают и недостатками, большинство из которых связаны с несовершенством ХИТ:
• малый запас хода электромобилей на одной зарядке (150-400 км);
• длительное время зарядки аккумуляторов электромобиля в сравнении с заправкой топливом;
• снижение емкости ХИТ при низких температурах окружающей среды, и как следствие, сокращается запас хода.
В качестве ХИТ в электромобиле применятся свинцово-кислотные (крайне редко), никелькадмиевые и литий-ионные аккумуляторы [2].
Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродов в виде свинцовых решёток, ячейки которых заполнены активной массой. В качестве активной массы положительного электрода используют диоксид свинца PbO2, отрицательного – чистый металлический свинец Pb. Для разделения разноименных электродов используются сепараторы - пористые полимерные перегородки. Электроды находятся в электролите, которым служит водный раствор серной кислоты H2SO4 высокой степени чистоты.
Электрохимический процесс, проходящий в свинцово-кислотном аккумуляторе, описывается общим уравнением (разряд – слева на право):
Согласно уравнению (1), при разряде аккумулятора на обоих электродах образуется сульфат свинца, а электролит разбавляется водой. При заряде происходит обратная реакция. Емкость свинцово-кислотного аккумулятора снижается при высоких токах разряда. Так теоретически удельная емкость диоксида свинца составляет 240мА·ч/г, свинца – 257 мА·ч/г. При токе 20-часового разряда емкость диоксида свинца составляет лишь 100 мА·ч/г, свинца – 110 мА·ч/г. Серная кислота электролита тоже является расходуемым компонентом. Ее удельная емкость достигает 273 мА·ч/г [3].