国产剧情在线观看一区_日韩电影免费网址_成人一二三区_亚洲日韩第一页

電池產生電的原理是什么

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年12月23日  

1概述化學電源


2鋅-錳干電池的工作原理


3鉛蓄電池的工作原理


4其它常見的幾種電池


1概述化學電源


電能是現代社會生活的必需品,電能是最重要的二次能源,大部分的煤和石油制品作為一次能源用于發電。煤或油在燃燒過程中釋放能量,加熱蒸汽,推動電機發電。煤(或油)燃燒過程就是它和氧氣發生化學變化的過程,所以“燃煤發電”實質是化學能?機械能?電能的過程,這種過程通常要靠火力發電廠的汽輪機和發電機來完成。另外一種把化學能直接轉化為電能的裝置,統稱化學電池或化學電源。如收音機、手電筒、照相機上用的干電池,汽車發動機用的蓄電池,鐘表上用的鈕扣電池等都是小巧玲瓏攜帶方便的日常用品。那末哪些化學體系可以設計成為實用的電池呢?


化學電池都與氧化還原反應有關。在18世紀末,人們把與氧化合的反應叫氧化反應,而把從氧化物中奪取氧的反應叫還原反應。到19世紀中葉,有了化合價的概念,人們把化合價升高的過程叫氧化,把化合價降低的過程叫還原。20世紀初建立了化合價的電子理論,人們把失電子的過程叫氧化,得電子的過程叫還原。例如:


這兩個式子分別代表兩個氧化還原半反應,兩個半反應組合成一個氧化還原反應:


上式代表鋅片和硫酸銅溶液發生置換反應生成硫酸鋅和金屬銅的離子反應方程式。反應過程中電子由Zn轉移給Cu2+,Zn失去電子被氧化為Zn2+,Zn本身是還原劑,它使Cu2+還原為Cu,所以Cu2+本身則是氧化劑。有失電子的一方,就有得電子的一方,電子得與失一定同時發生,即氧化與還原一定同時發生。


凡涉及電子轉移的反應都屬于氧化還原反應,若這些電子能順一定方向流動便成為電流。按圖2—10所示,左邊燒杯里盛硫酸鋅溶液,并插入鋅片,右邊燒杯里盛硫酸銅溶液,并插入銅片;兩個燒杯之間用“鹽橋”相聯。(鹽橋是一個盛KCl飽和溶液膠凍的U形管,用以構成電子流的通路)。鋅片和銅片之間用電線相聯結,中間串聯一個電壓表(或電流表),電表指針的偏轉證明上述裝置確有電流產生,這就成為由鋅電極(Zn—ZnSO4)和銅電極(Cu-CuSO4)組成的一個電池,簡稱鋅-銅電池。在這個裝置里,鋅片并沒有和CuSO4溶液相接觸,但確實可以看到在鋅極發生的是Zn片溶解生成Zn2+,在銅極則有Cu2+還原成金屬銅析出在銅片上,電子由鋅極流向銅極,電流方向反之,即由銅極流向鋅極,電流表指針向正方向偏轉指明銅極為正極,鋅極為負極。兩個電極反應分別是:


正極:Cu2++2e-?Cu


負極:Zn?Zn2++2e-


若Zn2+和Cu2+的濃度都是1.0mol×L-1,用高阻抗伏特計測得兩極電勢差為1.1V,即該電池的電動勢為1.1V。若用鐵片和硫酸亞鐵溶液代替上述鋅電極,則組成鐵-銅電池。當Fe2+和Cu2+濃度都是1.0mol.L-1時,測得電動勢為0.75V。若以Ag和AgNO3溶液(1.0mol×L-1)代替銅電極,組成了鋅-銀電池,其電動勢則為1.6V。與上述電池相關的氧化還原反應,電子流動方向和電池電動勢(E)如下:


這幾個反應是讀者熟悉的金屬置換反應,按圖2-10所示原理可以裝成經典的化學電池,在上個世紀它們曾是實用的化學電源。


電池的電動勢決定于電極得失電子的能力和溶液的濃度。電極得失電子的能力,用“電極電勢”表示,它是一類相對數據,表2-6列舉了一些手冊里記載的水溶液中的標準電極電勢Eq。其中“標準”兩字是指電極反應中的物質都處于標準狀態,即溶液中離子濃度都是lmol×L-1,氣態物質的分壓都是100kPa,溫度為298K(25℃)。以氫電極作為比較的標準,指定氫電極的標準電極電勢為零:


2H+(1.0mol×L-1)+2e-?H2(100kPa)


其他電極與之相比,如,表示銅電極電勢比氫電極高0.34V;而=-0.76V,表示鋅電極電勢比氫電極低0.76V。由此可以求得銅電極電勢比鋅電極高1.10V,即鋅-銅電池的電動勢為1.10V。


利用表2-6數據,還可以判別水溶液中氧化還原反應的方向。電極反應物質有氧化態與還原態,在書寫反應方程式時,氧化態物質寫在左邊,得電子變為還原態,還原態物質寫在右邊。電極反應的Eq值越大,表示氧化態物質得電子能力越大,即氧化能力越大。


如表里左下方的氧化態物質F2,Cl2。,S2O82-,MnO4-等都是很強的氧化劑。反之Eq值越小,氧化態得電子能力越小或還原態失電子能力越大,亦即右上方還原態物質如K,Na,Zn等都是強還原劑。由此可知表中左下方的氧化態物質可以和右上方的還原在物質起反應;反之右下方的還原衣物質不能和左上方氧化態物質起反應。例如H+和Fe可以起反應生成H2和Fe2+,而H+不能和Ag起反應,此即鐵能和酸起置換反應放出H2,而銀不能和酸起反應。同理,可以判斷Cl2能氧化Br-或I-,但Fe3+只能使I-變為I2,而不能使Br-變為Br2。化學手冊里有許多常見物質的有關Eq值可供參考。


任何兩個電極反應都可組成一個氧化還原反應,理論上都可以設計成一個電池,但真要做成一個有實際應用價值的電池并非易事。目前我們最熟悉而又經常使用的莫過于鋅-錳干電池和鉛蓄電池。


2鋅-錳干電池的工作原理


以上列舉的幾種電池有溶液,便于說明原理,但不便于攜帶。日常用的收音機,手電筒里使用的都是干電池,其電壓一般為1.5V,電容量隨體積大小而異(分1號,2號,3號,4號,5號等)。外殼用鋅皮作為負極,中心為正極,是一根導電性能良好的石墨棒,裹上了一層由MnO2,炭黑及NH4Cl溶液混合壓緊的團塊。兩個電極之間的電解液是由NH4Cl,ZnCl2,淀粉和一定量水組成,將其加熱調制成漿糊并趁熱灌入鋅筒,冷卻后成半透明的膠凍不再流動,但可以導電。鋅筒上口加瀝青密封,防止電解液滲出。鋅-錳干電池的電極反應為


鋅負極:Zn+4NH4Cl?(NH4)2ZnCl4+2NH4++2e-


錳正極:MnO2+H2O+e-?MnO(OH)+OH-


在使用過程中,電子由鋅極流向錳極(電流方向相反),鋅皮逐漸消耗,MnO2也不斷被還原,電壓慢慢降低,最后電池失效。這種電池是一次性消費品,但鋅皮不可能完全消耗掉,所以舊電池可回收鋅。鋅既然是消耗性的外殼,在使用過程中就會變薄以致穿孔,這就要求在鋅皮外加有密封包裝,有些劣質產品,在使用過程中發生“滲漏”現象,即是沒有按要求做的緣故。


3鉛蓄電池的工作原理


電池放電到一定程度,可以利用外電源進行充電后再用,這樣充電放電可以反復幾百次。汽車的啟動電源常用鉛蓄電池,其結構如圖2-12所示。


電池內有一排鉛銻合金的柵格板,柵孔為細的鉛粉泥所填滿。柵板交替由兩塊導板相聯,分別成為頂部的兩個電極。整個電極板在使用之前先浸泡在稀硫酸溶液中進行電解處理,在陽極,Pb被氧化成為二氧化鉛(PbO2),在陰極,形成海綿狀金屬鉛。干燥后,PbO2為蓄電池的正極,海綿狀鉛為負極。所用電解液為30%的硫酸(H2SO4),因此這類電池可以也叫酸性蓄電池。放電時,電極反應和電池反應如下:


正極:PbO2+2H2O?PbO2+SO42-+4H++2e-


負極:PbSO4+2e-?Pb+SO42-


放電反應:PbO2+Pb+2H2SO4?2PbSO4+2H2O


放電之后,正負兩極都生成了一層硫酸鉛(PbSO4),到一定程度就必須充電。充電時是將一個電壓略高于蓄電池的直流電源與它相接,PbO2電極上的PbSO4放出電子被氧化為PbO2,Pb極上的PbSO4接受電子被還原為Pb,于是蓄電池的電極恢復原狀,又可放電。充電時的電極反應和電池反應恰好是放電時的逆反應:


PbO2極:PbSO4+2H2O?PbO2+SO42-+4H++2e-


Pb極:PbSO4+2e-?Pb+SO42-


充電反應:2PbSO4+2H2O?PbO2+Pb+2H2SO4


鉛蓄電池放電和充電過程可以合并寫為


鉛蓄電池每個單元電壓為2.0V左右,汽車用的電瓶一般由3個單元組成,即工作電壓在6.0V左右。若電容量為幾十至一百安培,放電時,單元電壓降到1.8V,就不能繼續使用,必須進行充電。只要按規定及時充電,使用得當,一個電池可以充放電300多次,否則使用壽命會大大降低。這種蓄電池具有電動勢高、電壓穩定、使用溫度范圍寬、原料豐富、價格便宜等優點。主要缺點是笨重、防震性差、易溢出酸霧、維護不便、攜帶不便等。針對這些問題,科技工作者認真不斷地從電極材料、隔板材料、電解液組成、電池槽體、整體密封等多方面進行改進。自80年代以來各種新型的鉛蓄電池逐漸問世,它們在汽車工業、通訊業、飛機、船舶、礦山、特種等方面都有廣泛應用。在當今各種電池中,就其總產量而言,鉛蓄電池還是占90%。


4其它常見的幾種電池


新技術的發展,迫切要求研制體積小、質量輕容量大、保存時間長的各種新型化學電源。現在已經商品化的電池有以下幾種。


堿性蓄電池日常生活中用的充電電池就屬于這類。它的體積、電壓都和干電池差不多,攜帶方便,使用壽命比鉛蓄電池長得多,使用恰當可以反復充放電上千次,但價格比較貴。商品電池中有鎳-鎘(Ni—Cd)和鎳-鐵(Ni-Fe)兩類,它們的電池反應是


反應是在堿性條件下進行的,所以叫堿性蓄電池。


銀-鋅電池電子手表、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的,它們所用的電池體積很小,有“鈕扣”電池之稱。它們的電極材料是Ag2O2和Zn,所以叫銀-鋅電池。電極反應和電池反應是:


負極:2Zn+4OH-?2Zn(OH)2+4e-


正極:Ag2O2+2H2O+4e-?2Ag+4OH-


電池反應:2Zn+Ag2O2+2H2O?2Zn(OH)2+2Ag


利用上述化學反應也可以制作大電流的電池,它具有質量輕、體積小等優點。這類電池已用于宇航、火箭、特種等方面。


燃料電池氫氣(H2),甲烷氣(CH4),乙醇(C2H5OH)等物質在氧氣(O2)中燃燒時,能將化學能直接轉化為電能,這種裝置叫燃料電池。這些氣體分子


首先在電極催化劑的作用下離子化,再與O2起反應生成CO2和H2O。這種電池能量利用率可高達80%(一般柴油發電機只有40%左右),反應產物的污染也少。一種10~20kW的堿性H2—O2燃料電池已成功地用于航天飛機,在美國、日本還有若干示范性的CH4-O2燃料電池發電站,但目前這類電極成本很高,氣體凈化要求也高,短期內難于普及。


此外,銀-錳電池、鋰-碘電池、鈉-硫電池、太陽能電池等多種高效、安全、價廉的電池都在研究之中。化學電源的研究和開發是化學科學的重要研究領域之一,也是能源工作者研究領域之一。


相關產品

国产剧情在线观看一区_日韩电影免费网址_成人一二三区_亚洲日韩第一页
欧美激情va永久在线播放| 欧美一级视频| 欧美日韩福利在线观看| 一本色道久久综合亚洲精品不| 欧美日韩第一页| 性欧美1819sex性高清| 精品成人一区| 欧美视频三区在线播放| 欧美一区二区在线播放| 亚洲国产精品一区二区www| 欧美日韩在线精品| 久久精品国产免费观看| 亚洲免费成人av| 国产一区清纯| 欧美日韩妖精视频| 久久婷婷一区| 亚洲免费小视频| 亚洲第一搞黄网站| 国产精品亚洲一区| 欧美激情免费在线| 久久爱91午夜羞羞| 一区二区三区高清在线观看| 国内自拍一区| 国产精品久久福利| 美女主播视频一区| 欧美一区二区三区啪啪| 亚洲人成7777| 黄色精品一区| 国产精品久久毛片a| 欧美精品 国产精品| 欧美一区亚洲| 亚洲影视在线播放| 亚洲日韩视频| 国产在线不卡| 国产精品一区在线观看你懂的| 欧美激情第三页| 久久久久五月天| 午夜在线视频一区二区区别 | 欧美精选午夜久久久乱码6080| 欧美一区二区精品在线| 一本色道久久88综合日韩精品| 影音先锋在线一区| 国产日韩亚洲欧美精品| 国产精品久久久久久久久久久久久 | 久久精品国产综合精品| 亚洲一区二区在线播放| 亚洲免费观看| 最新亚洲一区| 亚洲激情影视| 亚洲国产网站| 亚洲娇小video精品| 在线欧美日韩| 亚洲成人在线视频播放| 国内精品亚洲| 一区二区三区在线不卡| 国产一区二区三区自拍| 国产美女精品在线| 国产欧美一区二区三区久久人妖| 国产精品老牛| 国产精品久久久91| 国产精品久久久久久久久久久久| 欧美亚一区二区| 国产精品久久久久9999吃药| 欧美亚洲成人免费| 国产精品久久久久久久久久免费看| 欧美日韩国产另类不卡| 欧美日韩视频不卡| 欧美午夜无遮挡| 国产精品久久久91| 国产精品亚洲一区二区三区在线| 国产精品视频网| 国产一区999| 在线观看一区欧美| 亚洲精品综合精品自拍| 日韩亚洲视频在线| 亚洲一区二区三区国产| 性久久久久久久久久久久| 欧美在线3区| 乱码第一页成人| 欧美片网站免费| 国产精品高潮呻吟久久| 国产精品视频九色porn| 国产一区二区三区在线观看精品 | 国产欧美日韩精品专区| 国产一区香蕉久久| 亚洲电影自拍| 夜夜爽99久久国产综合精品女不卡| 这里只有精品电影| 欧美一区亚洲二区| 免费观看在线综合| 国产精品啊啊啊| 狠狠色狠狠色综合| 亚洲久久一区| 亚洲欧美日韩另类| 久久亚洲欧美国产精品乐播| 欧美激情视频一区二区三区不卡| 国产精品sss| 狠狠色丁香久久婷婷综合丁香 | 亚洲视频中文字幕| 久久国产精品久久国产精品| 欧美91福利在线观看| 欧美视频不卡| 永久免费精品影视网站| 宅男噜噜噜66国产日韩在线观看| 久久国产视频网| 欧美激情在线有限公司| 国产日韩欧美亚洲一区| 亚洲国产一区二区a毛片| 亚洲制服欧美中文字幕中文字幕| 久久婷婷影院| 国产精品入口麻豆原神| 亚洲经典自拍| 欧美影视一区| 欧美日韩高清区| 亚洲成人在线观看视频| 欧美亚洲一级| 欧美日韩一区二区精品| 在线电影国产精品| 午夜在线成人av| 欧美日韩三级在线| 亚洲第一久久影院| 欧美一区二区在线免费播放| 欧美另类videos死尸| 国外精品视频| 午夜性色一区二区三区免费视频| 欧美精品偷拍| 亚洲电影免费在线观看| 欧美在线观看一区| 国产精品福利在线观看| 99re6热只有精品免费观看| 久久久久久久一区二区三区| 国产精品色网| 亚洲性感美女99在线| 欧美精品一区在线| 亚洲国产美国国产综合一区二区| 欧美一区国产在线| 国产精品人人做人人爽人人添| 日韩网站在线观看| 欧美91视频| 1024成人网色www| 久久久免费精品| 国产一区二区在线免费观看| 西瓜成人精品人成网站| 欧美先锋影音| 亚洲一品av免费观看| 欧美视频免费在线| 一区二区三区成人| 欧美日韩色一区| 一区二区欧美日韩| 欧美日韩久久| 日韩一级网站| 欧美色欧美亚洲另类二区| 99精品国产一区二区青青牛奶| 欧美激情第8页| 亚洲美女少妇无套啪啪呻吟| 欧美久色视频| 一区二区成人精品| 国产精品久久久久77777| 亚洲一区欧美一区| 国产精品综合久久久| 欧美一区二区三区精品| 国产在线欧美日韩| 久久婷婷麻豆| 亚洲精品久久久久| 欧美三级韩国三级日本三斤| 亚洲一区二区成人| 国产精品资源在线观看| 久久精品成人一区二区三区蜜臀| 国产专区综合网| 免费欧美电影| 日韩视频专区| 国产精品麻豆成人av电影艾秋| 亚洲欧美日韩另类精品一区二区三区| 国产精品高精视频免费| 午夜视频久久久久久| 一区二区三区在线观看欧美| 欧美成人精品福利| 亚洲一区二区视频| 国产三级精品三级| 久久综合九色九九| 一本久久a久久免费精品不卡| 国产精品国产三级国产aⅴ浪潮 | 国产亚洲欧美日韩美女| 久久亚洲不卡| 99视频一区二区三区| 国产精品一卡| 免费日韩av电影| 亚洲午夜久久久久久尤物| 国产一区二区三区最好精华液| 欧美xxx在线观看| 亚洲欧美韩国| 一区在线影院| 国产精品盗摄久久久| 久久久久久一区| 在线一区观看| 在线观看91久久久久久| 国产精品久久久久av免费| 久久三级视频| 亚洲在线网站| 日韩一级免费|