常见的化学电源.doc

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1、常见的化学电源   从理论上讲，自发的氧化还原反应都可设计成原电池。实际上，要求作为电源的原电池的电压要达到一定值，电容量比较大，经济和携带方便等。现在已制成多种用途的化学电源，下面将常用的几种做以下介绍。一、干电池普遍用在手电和小型器械上的干电池，外壳锌片作负极，中间的碳棒是正极，它的周围用石墨粉和二氧化锰粉的混合物填充固定，正极和负极间装入氯化锌和氯化铵的水溶液作为电解质，为了防止溢出，与淀粉制成糊状物。电池放电时反应如下：负极(Zn)：Zn－2e—＝Zn2+正极（C）：2NH4++MnO2

2、＋2e—＝2NH3+MnO+H2O电池总反应：Zn＋2NH4Cl＋MnO2＝ZnCl2＋2NH3＋MnO＋H2O正极产生的氨将在炭电极周围形成气态的绝缘层，这种情况可由于Zn2+离子向炭极迁移而防止，Zn2+离子和氨分子反应生成配合离子，如［Zn（NH3）4］2+。新制干电池的电动势为1.5V，这样的干电池是“一次”电池，不能充电再生。二、蓄电池蓄电池能够充电再生，当其放电时，发生自发反应，它起一个原电池的作用；充电时发生电解反应，起电解池的作用，可使原来的反应物再生。汽车用的铅蓄电池是最常用的

3、蓄电池之一。它是由间隔的海棉状的铅板和二氧化铅所构成，并浸在硫酸溶液中。当电池放电时，发生下列反应：   负极（Pb）：Pb＋SO42—－2e—＝PbSO4正极（PbO2）：PbO2＋4H＋＋SO42—＋2e—＝PbSO4＋2H2O总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O由上可知，两电极上都生成硫酸铅，由于其难溶性，沉积在电极上而不溶解在溶液中。由于反应中硫酸被消耗，有水生成，所以可用测定硫酸的密度来确定电池放电的程度，当硫酸的密度降到1.05ｇ·ｍL－1或电压降低到1.9V

4、时，就要充电。当电池充电时，就是通以直流电，铅板与电源负极相连，二氧化铅板与电源正极相连，在电解过程中，上述电极反应都逆向进行：阳极（PbO2）：PbSO4＋2H2O－2e—＝PbO2＋4H＋＋SO42—阴极（Pb）：PbSO4＋2e—＝Pb＋SO42—总反应：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋2H2SO4故该蓄电池的反应可表示为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O充电后，单个铅蓄电池的电动势约为2.1V。汽车上用的是将6个蓄电池串联起来，电动势约为12V 。三、微型电池 

5、 钮扣电池最常见的为微型的Ag—Zn电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极壳盖组成的小圆盒。盒内靠正极壳一端充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充Zn—Hg合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH。电极反应为：负极：Zn－2e—+2OH—=ZnO+H2O正极：Ag2O+2e—+H2O=2Ag+2OH—电池总反应：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO四、海水电池1991年我国首创的以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯，它以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝氧化而不断产生电流，

6、只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的光，其能量比干电池高20~50倍。电极反应为：负极：4Al—12e—=4Al3+正极：3O2+6H2O+12e—=12OH—总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3五、燃料电池   如果使H2，CO，CH4等燃料的氧化还原反应在电池装置中发生，则可直接将化学能转变为电能，这样的电池称为燃料电池。   1、氢氧燃料电池阿波罗号宇宙飞船用的就是氢燃料电池，其负极是多孔镍电极，在负极通入H2，正极为覆盖氧化镍的镍电极，正极通入O2。（1）用KOH溶液作

7、为电解质溶液。电极反应为：负极：2H2－4e—＋4OH—＝4H2O   正极：O2＋2H2O＋4e—＝4OH—   电池总反应：2H2＋O2＝2H2O（2）用H2SO4溶液为电解质溶液，电极反应为：负极：2H2－4e—＝4H+正极：O2+4H+＋4e—＝2H2O电池总反应：2H2＋O2＝2H2O2、甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为：负极：CH4+10OH——8e—=CO32—+7H2O正极：O2+2H2O+4e—=4OH—电池总反应为：C

8、H4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O燃料电池的重要意义是把化学能直接转换成电能。如今绝大部分电能是由汽轮发电机产生的，而汽轮发电机则是靠煤、石油或天然气燃烧所产生的热量进行运转的。在这里化学能转换成电能是间接的：其中化学能首先转换成热，然后热又用于产生蒸气。这种间接过程无论在理论上还是在实用上都比电池进行的直接效率低，最好的电厂也只能将燃料燃烧热的30％～40％转换成电能，剩余部分消耗在空气和水体中，从而导致热污染。而燃料电池由于电流直接发生，则可以不受热机效率的限制，理论效率可达到10