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化学电池

发布时间: 2020-11-20 14:58:01

A. 原电池与化学电池的区别

化学电池分为
原电池(也称一次电池,如碳锌电池、锌汞电池等)

蓄电池(也称二次电池,如铅酸电池、锂充电电池等)。
所以,原电池是化学电池的一个小分支。

B. 化学电池的原理是什么

化学电池
将化学能直接转变为电能的装置叫化学电池.
化学电池的主要部分是电解质溶液和浸在溶液中的正、负电极,使用时用导线将两极接通就有电流产生,从而获得电能.
化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电后复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。

C. 化学电池的新型化学电池

这种电池用30%-50%KOH为电解液,在100°C以下工作。燃料是氢气,氧化剂是氧气。其电池图示为 (―)C|H2|KOH|O2|C(+)
电池反应为 :
负极
正极
总反应
碱性氢氧燃料电池早已于本世纪60年代就应用于美国载人宇宙飞船上,也曾用于叉车、牵引车等,但其作为民用产品的前景还评价不一。否定者认为电池所用的电解质KOH很容易与来自燃料气或空气中的CO2反应,生成导电性能较差的碳酸盐。另外,虽然燃料电池所需的贵金属催化剂载量较低,但实际寿命有限。肯定者则认为该燃料电池的材料较便宜,若使用天然气作燃料时,它比唯一已经商业化的磷酸型燃料电池的成本还要低。 它采用磷酸为电解质,利用廉价的炭材料为骨架。它除以氢气为燃料外,现在还有可能直接利用甲醇、天然气、城市煤气等低廉燃料,与碱性氢氧燃料电池相比,最大的优点是它不需要CO2处理设备。磷酸型燃料电池已成为发展最快的,也是目前最成熟的燃料电池,它代表了燃料电池的主要发展方向。目前世界上最大容量的燃料电池发电厂是东京电能公司经营的11MW美日合作磷酸型燃料电池发电厂,该发电厂自1991年建成以来运行良好。近年来投入运行的100多个燃料电池发电系统中,90%是磷酸型的。市场上供应的磷酸型发电系统类型主要有日本富士电机公司的50KW或100KW和美国国际燃料电池公司提供的200KW。
富士电机已提供了70多座电站,现场寿命超过10万小时。
磷酸型燃料电池目前有待解决的问题是:如何防止催化剂结块而导致表面积收缩和催化剂活性的降低,以及如何进一步降低设备费用。

D. 化学电池原理

是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流。又称非蓄电池,是电化电池的一种,其电化反应不能逆转,即是只能将化学能转换为电能,简单说就即是不能重新储存电力,与蓄电池相对。
原电池的形成条件
原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。 从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 原电池的构成条件有三个: 1.电极材料由两种金属活泼性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。 2.两电极必须浸泡在电解质溶液中,自发的氧化还原反应。 3.两电极之间有导线连接,形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。 形成前提:总反应为自发的氧化还原反应 电极的构成: a.活泼性不同的金属—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;b.金属和非金属(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;c.金属与化合物—铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;d.惰性电极—氢氧燃料电池,电极均为铂。 电解液的选择:电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 原电池正负极判断: 负极发生氧化反应,失去电子;正极发生还原反应,得到电子。 电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。 溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极

E. 化学电池

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高中化学选修知识点总结
第1章,化学反应与能量转换
化学反应

化学反应
1,热效应,化学反应的反应热
(1)反应热的概念:
当化学反应当热释放或吸收,在此温度下反应的热效应被称为反应的反应热,被称为在一定温度下进行,满分。由符号Q表示。
(2)反应和吸热反应,放热反应的热量的关系。
Q> 0,并且该反应是吸热反应,Q <0,反应是放热的。
(3)的反应热,测定
仪器的测定反应的量热计的热,在该溶液的温度的变化,可以在反应之前和之后测量,计算出的热容量根据系统的热反应,计算公式如下:
Q =-C(T2-T1)
其中C代表系统的热容量,T1,T2分别表示温度在反应前和反应后的系统。实验室经常测定的中和反应的反应热。

2,化学焓
(1)反应焓变
物质材料的性质具有内在的能量,你可以使用的物理量称为“焓”的描述符号为H,以k??J·mol-1的。
的总的焓的总焓的反应产物与反应物的差异被称为反应焓,ΔH代表。
(2)的反应焓变ΔH反应热Q的关系。 “
压力条件下,化学反应,如果所有的物质在反应中的能量变化被转换成热量,该反应的反应热是等于的反应焓,数学表达式为:Qp的=ΔH= H(反应产物)-H(反应物)。
(3)的反应焓和吸热反应,放热反应之间的关系:

ΔH> 0,将反应的能量吸收是一个吸热反应。的
ΔH<0,反应释放的能量,是一个放热反应。
(4)的反应焓和热化学方程式如下:
还表示,变化中的物质发生化学反应的反应焓变出的化学方程式称为热化学方程式:H2(G)+ O2( G)= H2O(L);ΔH(298K)=-285.8kJ·摩尔-1
书写热化学方程式应注意以下几点:
①背后的化学式表示物质的聚集状态:固体(),液体(l)和气体(g)中的溶液(水溶液)。的
②化学方程式书面上的背面的反应焓变ΔHΔH单元J·摩尔-1或kJ·mol-1的和ΔH表明,该反应温度。
③热化学方程式的??ΔH值吗?相应的双的两倍系数的物质。

3,计算的反应焓变
(1)盖斯定律
化学反应的,它是一个或几个步骤来完成,反应焓改变这法称为盖斯定律。
(2)盖斯定律计算的反应焓变。
常见的问题给出几个热化学方程式合并后的题目要求根据盖斯定律,热化学ΔH代数方程和方程ΔH热化学方程式。
(3)根据标准摩尔生成焓,ΔfHmθ计算的反应焓变ΔH。
任何反应:AA + BB = CC + DD
ΔH=cΔfHmθ(C)+dΔfHmθ(D)] - [aΔfHmθ(A)+的bΔfHmθ(B)]
/> 2,功率转换电解化学能源概念电解 - 的
电解(1):
直流作用上的两个上部电极的氧化反应,电解质和还原反应过程中被称为电解。电能转化为化学能装置称为电解槽。的电极反应
(2):电解熔融氯化钠:
阳极:电极连接到正的电源被称为阳极,在阳极氧化反应:2Cl联合-→Cl2的↑+电子。的
阴极:所谓的阴极电极连接到负电源,在阴极发生还原反应:Na +的+电子→的Na。
总方程式:2NaCl(融化)二钠+ CL2↑

电解原理应用
(1)电解食盐水制备烧碱,氯气和氢气。
阳极:2Cl联合 - →氯气+2的e-
阴极:2H + + E-→H2↑
反应:2NaCl +2 H2O2NaOH + H2↑+ CL2↑
>(2)铜的电解精炼。
吸塑(含有锌,镍,铁,银,金,铂)作为阳极,精炼铜作为阴极,硫酸铜溶液作为电解质溶液。
阳极反应:铜→中Cu2 + +2 E-,也会发生一些副反应

锌→对Zn2 + +2 E-;镍→镍+ +2 E的Fe2 + 2 -
的Fe→E-
金,银,铂,等不反应形式,阳极泥沉积在电解槽的底部。
阴极反应:Cu2 +的+2 E-→铜
(3)电镀:
铁,铜,涂层的阴极涂层的金属铜金属铁阳极,CuSO4溶液作为电解液。
阳极反应:Cu→对Cu2 + +2 E-
阴极反应:对Cu2 + +2 E-→铜

3,将化学能转化为电能 - 电池 BR />
1原电池的工作原理
(1)原电池的概念:
化学能转化为电能的装置称为原电池。
(2)的Cu-Zn原电池工程:

至于在Cu-Zn的一次电池,其中锌阳极,铜阴极,以形成一个封闭的循环。这种现象是:锌片逐渐溶解,生成检流计指针偏转的铜芯片的泡沫。的原电池反应的原则是:锌失去电子,负电极的反应是:锌→对Zn2 + 2电子的Cu电子,阴极反应:2H + +2电子→H2。电子定向运动形成电流。总反应是:Zn的+硫酸铜=硫酸锌+铜
(3)的原电池电源
两个金属电极,活性金属的阳极,阴极惰性金属的金属和非金属电极,金属阳极,非金属阴极。
化学电源
(1)锌 - 锰干电池
消极的反应:锌→对Zn2 + +2 E-
阴极反应:2NH4 + + 2 E-→2NH3 + H2;
(2)铅蓄电池
消极的反应:铅+ SO42-硫酸铅+2 E-
积极的反应:二氧化铅+4 H + + SO42-+ 2 E-硫酸铅+2 H2O
放电总反应:铅+掺杂PbO2 +2 H2SO4 = 2PbSO4 +2 H2O。
充电反应:2PbSO4 +2 H2O = PB +掺杂PbO2 +2 H2SO4。
(3)氢燃料电池
消极的反应:2H2 +4 OH-→4H2O +4 E-
阴极反应:O2 +2 H2O +4 E-→4OH-
>电池反应:2H2 + O2 = 2H2O

3,金属腐蚀与防护
(1)金属腐蚀
金属表面与周围的物质发生化学反应或电化学作用和销毁过程称为金属腐蚀。
(2)金属的电化学腐蚀的原则。
生铁含碳在下雨的情况下,形成原电池,铁负极反应:铁→中Fe2 + +2电子邮件。水膜中的溶解的氧减少,对于阳性反应:O2 +2 H2O +4 E-→4OH - ,该蚀刻“氧腐蚀”,整体的反应:2FE + O 2 +2 H 2 O = 2FE(OH)2的Fe(OH)2还声称被氧化:4FE(OH)2 +2 H2O + O2 = 4FE(OH)3,Fe(OH)的3分解成铁锈。在环境中的酸度较高,阴极反应:2H + +2电子→H2↑,被称为“析氢腐蚀的腐蚀。
(3)在干燥的环境中,金属保护金属或刷涂料膜供水破坏原电池的形成条件,从而达到保护的金属;,陶瓷,沥青,塑料和电镀的金属的耐腐蚀性的金属表面上的保护层的层,也可以充分利用了原电池原理,利用牺牲阳极保护法“,也可以利用电解原理,外加电流阴极保护法。

F. 常用化学电池

原电池
开放分类: 化学、物理、电源、电化学

将化学能转变成电能的装置。所以,根据定义,普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。组成原电池的基本条件是:将两种活泼性不同的金属(或石墨)用导线连接后插入电解质溶液中。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。原电池中,较活泼的金属做负极(又称阳极),较不活泼的金属做正极(又称阴极)。负极本身易失电子发生氧化反应,电子沿导线流向正极,正极上一般为电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应。在原电池中,外电路为电子导电,电解质溶液中为离子导电。

原电池primary battery 一种将活性物质中化学能通过氧化还原反应直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差,放完电后,不能重复使用,故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔离物和壳体构成,可制成各种形状和不同尺寸,使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门,并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质(如锌、镉、镁、锂等)和正极活性物质(如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等)分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大,常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型,并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池,由于其负极(锌)的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类,称为碱性锌锰电池,简称碱锰电池,俗称碱性电池。

原电池是一类使化学能直接转换成电能的换能装置。原电池连续放电或间歇放电后不能以反向电流充电的方法使两电极的活性物质回复到初始状态,即电极活性物质只能利用一次。故亦称一次性电池。

常用原电池有锌-锰干电池、锌-汞电池、锌-银扣式电池及锂电池等。
1 锌-锰干电池:锌-锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单,价格便宜、使用方便等优点,成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌-锰电池以锌为负极,以二氧化锰为正极。按照基本结构,锌-锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形,扁形电池不能单个使用,可组合叠层电池(组)。按照所用电解液的差别将锌-锰电池分为三个类型:
(1)铵型锌-锰电池:电解质以氯化铵为主,含少量氯化锌。
电池符号:(-)Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(+)
总电池反应: Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
(2) 锌型锌-锰电池:又称高功率锌-锰电池,电解质为氯化锌,具有防漏性能好,能大功率放电及能量密度较高等优点,是锌-锰电池的第二代产品,20世纪70年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水,因此电池不易漏液。
电池符号:(-)Zn│ZnCl2│MnO2(+)
总电池反应(长时间放电):
Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4
(3) 碱性锌-锰电池:这是锌-锰电池的第三代产品,具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。
电池符号:(-)Zn│KOH│MnO2(+)
总电池反应: Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2
锌-锰电池额定开路电压为1.5V,实际开路电压1.5-1.8V ,其工作电压与放电负荷有关,负荷越重或放电电阻越小,闭路电压越低。用于手电筒照明时,典型终止电压为0.9V,某些收音机允许电压降至0.75V。
2.锂原电池:又称锂电池,是以金属锂为负极的电池总称。锂的电极电势最负相对分子质量最小,导电性良好,可制成一系列贮存寿命长,工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态,锂电池有三种不同的类型,即:固体正极—有机电解质电池、液体正极—液体电解质电池、固体正极—固体电解质电池。Li—(CF)n的开路电压为3.3V,比能量为480W·h·L-1,工作温度在-55~70℃间,在20℃下可贮存10年之久!它们都是近年来研制的新产品,目前主要用于军事、空间技术等特殊领域,在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用。

G. 化学电池和原电池的区别

化学电池,是指通过电化学反应,把正极、负极活性物质的化学能,转化为电能的一类装置。主要部分是电解质溶液、浸在溶液中的正、负电极和连接电极的导线。
依据其能否充电复原,分为原电池和蓄电池两种。

化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池);铅酸蓄电池。

原电池是化学电源的一种,化学电源是大概念,对应物理电源

H. 什么叫化学电池

化学电池 网络名片
化学电池将化学能直接转变为电能的装置。主要部分是电解质溶液、浸在溶液中的正、负电极和连接电极的导线。依据能否充 电复原,分为原电池和蓄电池两种
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化学电池的种类1.锌锰电池
2.碱性锌锰电池
3.铅酸蓄电池
4.锌银电池
5.镉镍电池和氢镍以及金属氢化物镍电池
6.锂电池
7.锂离子电池
8.氢氧燃料电池
9.熔融盐燃料电池
10.海水电池
新型化学电池(1)碱性氢氧燃料电池
(2) 磷酸型燃料电池
化学电源的重大意义化学电池的种类 1.锌锰电池
2.碱性锌锰电池
3.铅酸蓄电池
4.锌银电池
5.镉镍电池和氢镍以及金属氢化物镍电池
6.锂电池
7.锂离子电池
8.氢氧燃料电池
9.熔融盐燃料电池
10.海水电池
新型化学电池 (1)碱性氢氧燃料电池
(2) 磷酸型燃料电池
化学电源的重大意义

[编辑本段]化学电池的种类
化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池);铅酸蓄电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。
1.锌锰电池
锌二氧化锰电池(简称锌锰电池) 又称勒兰社(Leclanche)电池,是法国科学家勒兰社(Leclanche,1839-1882)于1868年发明的由锌(Zn)作负极,二氧化锰(MnO2)为正极,电解质溶液采用中性氯化铵(NH4Cl)、氯化锌(ZnCl2)的水溶液,面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池,由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态,故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种,板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。 干电池用锌制筒形外壳作负极,位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极,在石墨棒的周围由内向外依次是A:二氧化锰粉末(黑色)------用于吸收在正极上生成的氢气(以防止产生极化现象);B:用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。 电极反应式为:负极(锌筒):Zn +– 2e === Zn(NH3)2Cl2↙+2H+ 正极(石墨):2NH4+ === 2NH3 ↑+ H2↑ H2O + 2MnO2 + 2e === 2MnOOH+ 2OH- 总反应:Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 === Zn(NH3)2Cl2↙+2MnOOH 干电池的电压大约为1.5V,不能充电再生。
2.碱性锌锰电池
20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的,是锌锰电池的改进型。电池使用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的水溶液做电解质液,采用了与锌锰电池相反的负极结构,负极在内为膏状胶体,用铜钉做集流体,正极在外,活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接,正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。
3.铅酸蓄电池
1859年法国普兰特(Plante)发现,由正极板、负极板、电解液、隔板、容器(电池槽)等5个基本部分组成。用二氧化铅作正极活性物质,铅作负极活性物质,硫酸作电解液,微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。 铅蓄电池可放电也可以充电,一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液的泄漏);设有多层电极板,其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅,负极是海绵状的金属铅,正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开(以防止电极之间发生短路);两极均浸入到硫酸溶液中。放电时为原电池,其电极反应为: 负极:Pb + SO42-- 2e === PbSO4 正极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e === PbSO4 + 2H2O 总反应式为:Pb + PbO2 + 2H2SO4 ====== 2PbSO4 + 2H2O 当放电进行时,硫酸溶液的的浓度将不断降低,当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电,充电时为电解池,其电极反应如下: 阳极:PbSO4 + 2H2O- 2e === PbO2 + 4H+ + SO42- 阴极:PbSO4 + 2e === Pb + SO42- 总反应式为:2PbSO4 + 2H2O ====== Pb + PbO2 + 2H2SO4 当溶液的密度升到1.28g/ml时,应停止充电。 上述过程的总反应式为: 放电 Pb + PbO2 + 2H2SO4 ====== 2PbSO4 + 2H2O 充电
4.锌银电池
一般用不锈钢制成小圆盒形,圆盒由正极壳和负极壳组成,形似纽扣(俗称纽扣电池)。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液。电极反应式如下: 负极:Zn + 2OH- -2e=== ZnO + H2O 正极:Ag2O + H2O + 2e === 2Ag + 2OH- 电池的总反应式为:Ag2O + Zn ====== 2Ag + ZnO 电池的电压一般为1.59V,使用寿命较长。
5.镉镍电池和氢镍以及金属氢化物镍电池
二者均采用氧化镍或氢氧化镍作正极,以氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液作电解质溶液,金属镉或金属氢化物作负极。金属氢化物电池为20世纪80年代末,利用吸氢合金和释放氢反应的电化学可逆性发明制成,是小型二次电池主导产品。
6.锂电池
锂电池是一类以金属锂或含锂物质作为负极材料的化学电源的总称通称锂电池,分为一次锂电池和二次锂电池。
7.锂离子电池
指能使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极,锂的化合物作正极,混合电解液作电解质液制成的电池。锂离子电池是1990年有日本索尼公司研制出并首先实现产品化。国内外已商品化的锂离子电池正极是LiCoO2,负极是层状石墨,电池的电化学表达式为(—) C6▏1mol/L LiPF6-EC+DEC▏LiCoO2(+)
8.氢氧燃料电池
这是一种高效、低污染的新型电池,主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性碳电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。电极反应式如下: 负极:2H2 + 4OH- -4e=== 4H2O 正极:O2 + 2H2O + 4e=== 4OH- 总反应式:2H2 + O2 === 2H2O
9.熔融盐燃料电池
这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池,在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同,有多个不同的品种,如天然气、CO、---熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等,一般要在一定的高温下(确保盐处于熔化状态)才能工作。 下面以CO---Li2CO3 + Na2CO3---空气与CO2型电池为例加以说明: 负极反应式:2CO + 2CO32--4e === 4CO2 正极反应式:O2 + 2CO2 + 4e=== 2CO32- 总反应式为:2CO + O2 === 2CO2 该电池的工作温度一般为6500C
10.海水电池
1991年,我国科学家首创以铝---空气---海水为材料组成的新型电池,用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。其电极反应式如下: 负极:4Al – 12e === 4Al3+ 正极:3O2 + 6H2O + 12e === 12OH- 总反应式为:4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al(OH)3 这种电池的能量比普通干电池高20---50倍!
[编辑本段]新型化学电池
(1)碱性氢氧燃料电池
这种电池用30%-50%KOH为电解液,在100°C以下工作。燃料是氢气,氧化剂是氧气。其电池图示为 (―)C|H2|KOH|O2|C(+) 电池反应为 负极 2H2 + 4OH―4e=4H2O 正极 O2 + 2H2O + 4e=4OH 总反应 2H2 + O2=2H2O 碱性氢氧燃料电池早已于本世纪60年代就应用于美国载人宇宙飞船上,也曾用于叉车、牵引车等,但其作为民用产品的前景还评价不一。否定者认为电池所用的电解质KOH很容易与来自燃料气或空气中的CO2反应,生成导电性能较差的碳酸盐。另外,虽然燃料电池所需的贵金属催化剂载量较低,但实际寿命有限。肯定者则认为该燃料电池的材料较便宜,若使用天然气作燃料时,它比唯一已经商业化的磷酸型燃料电池的成本还要低。
(2) 磷酸型燃料电池
它采用磷酸为电解质,利用廉价的炭材料为骨架。它除以氢气为燃料外,现在还有可能直接利用甲醇、天然气、城市煤气等低廉燃料,与碱性氢氧燃料电池相比,最大的优点是它不需要CO2处理设备。磷酸型燃料电池已成为发展最快的,也是目前最成熟的燃料电池,它代表了燃料电池的主要发展方向。目前世界上最大容量的燃料电池发电厂是东京电能公司经营的11MW美日合作磷酸型燃料电池发电厂,该发电厂自1991年建成以来运行良好。近年来投入运行的100多个燃料电池发电系统中,90%是磷酸型的。市场上供应的磷酸型发电系统类型主要有日本富士电机公司的50KW或100KW和美国国际燃料电池公司提供的200KW。 富士电机已提供了70多座电站,现场寿命超过10万小时。 磷酸型燃料电池目前有待解决的问题是:如何防止催化剂结块而导致表面积收缩和催化剂活性的降低,以及如何进一步降低设备费用。
[编辑本段]化学电源的重大意义
化学能转换为电能的原理的发现和各式各样电池装置的发明,是贮能和供能技术的巨大进步,是化学对人类的一项重大贡献,极大地推进了现代化的进程,改变了人们的生活方式,提高了人们的生活质量

I. 为什么说电池含化学能

在化学电池中,化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果,这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成,如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成,如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物,氧或空气,卤素及其盐类,含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料,如酸、碱、盐的水溶液,有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时,两极之间虽然有电位差(开路电压),但没有电流,存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时,在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部,由于电解质中不存在自由电子,电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应,以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此,电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时,电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反;电极反应必须是可逆的,才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此,电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。为吉布斯反应自由能增量(焦);F为法拉第常数=96500库=26.8安·小时;n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式,也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上,当电流流过电极时,电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势,这种现象称为极化。电流密度(单位电极面积上通过的电流)越大,极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。极化的原因有三:①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化;②由电极-电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化;③由电极-电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。

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