电化学基础第3章第4章.ppt

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1、第3章电化学热力学基本知识§3.1电化学科学理论的主要内容§3.2电化学热力学基本知识§3.1电化学科学理论的主要内容电化学热力学：过程的可能性，程度电解质溶液可逆电池的电动势电化学动力学：过程的速度，历程电极界面双电层结构与性质电极过程动力学电化学体系三要素电化学体系必须有阳极、阴极和电解质。按反应类型来说，电极反应属于氧化还原反应，但与一般的有许多不同。电极的作用表现在两个方面，一是电子通路，可以使氧化反应和还原反应分别在不同地点进行；二是电极表面是反应地点，起着相当于异相催化反应中催化剂的作用。所以，可以将电极反应看作是特殊的异相氧化还原反

2、应。电极反应定律法拉第定律？通电于电解质溶液中，（1）在电极上起作用物质的数量与通入的电量成正比；（2）将几个电解池串联，通入电流后在各个溶液的两极上起作用物质的当量数相同。法拉第定律可描述为：Q=nF(Q电量，n电极上1摩尔物质电解时所需电子的摩尔数（当量数），F法拉第常数（96500库仑）。法拉第定律有限制条件吗？法拉第定律没有限制条件，在任何压力、温度下都适用。电流效率?要析出一定数量的某一物质时，实际上所消耗的电量与按照法拉第定律计算所需的理论电量之比，通常用百分数来表示。一、构成化学电源（电池）的必要条件将化学能转变为电能的装置：化学反

3、应是氧化还原反应。氧化反应和还原反应在不同的地点进行，电子只能通过外线路传递。反应必须是自发进行。负极阳极正极阴极§2.2电化学热力学基本知识二、电池表示方法一个电池的电化学体系的一般表示方式：（-）负极电解质正极（+）(-)、(+)分别表示电池的负极和正极，线不仅表示电极与电解质的接触界面，而且还表示正负极之间必须分开。前面的丹尼尔电池表示为：表示电解质之间用半透性膜隔开锌锰干电池：(-)ZnNH4Cl-ZnCl2MnO2(C)(+)MnO2后面(C)，表示正极的导电体是碳棒。铅酸蓄电池：(-)PbH2SO4PbO2(+)电池实例：锌锰电池锌锰

4、电池的种类与命名方法锌锰电池可分为中性、碱性锌锰干电池，糊式、纸板锌锰干电池，铵型、锌型锌锰干电池等，圆筒形、方形、扁平形、纽扣形等，及多个电池串联或并联的组合体等。中国按国际电工委员会规定用“（数字）字母数字（字母）”的组合表示锌锰电池的型号：如R20S表示圆筒形1号糊式电池，但S一般省略，表示为R20。但各国并不一样。R圆筒形，S方（矩）形，F扁形（积层式电池），S糊式电池，C高能电池，P高功率电池，L碱性电池（如LR6表示5号碱性锌锰电池），30R20的30表示电池内串联了30个单元电池。过去曾把用于加热灯丝的电池称为甲电（A电）作极板电源

5、的电池称为乙电（B电）用途：照明、携带式电器、火箭点火等。（一）糊式锌锰电池糊式锌锰电池（pastedZn-MnO2Battery）:俗称糨糊电池，是第一代锌锰干电池，即传统的勒克朗谢（Leclanché）电池。电动势：约1.5伏。发展历史：Volta(1800)Daniel(1836)Leclanché(1868)Gassner(1888年)改进（面粉+淀粉）。（1868年Leclanché提出了以锌为负极活性物质，MnO2为正极物质，NH4Cl水溶液为电解质拌以细砂或木屑做成糊状发明了Leclanché电池。）正极活性物质：天然MnO2（NM

6、D,MnO2含量70～75%），1812年Zaniboni提出的提案。电解质：1844年Jacobi提出了以中性NH4Cl水溶液拌砂作电解液的提案。负极：锌筒。糊式锌锰电池的结构正极集流体：碳棒，多孔性正极碳包（电芯、正极去极剂）：天然MnO2、导电性碳粉(乙炔黑、石墨)，电解液（NH4Cl+ZnCl2水溶液），NH4Cl粉末混合固化成型。负极：锌筒隔离层：正极与兼做容器的负极锌筒之间，填充的面粉+淀粉糊化的电解液胶状物质。表示式：开路电压：V开=φMnO2–φZn=(0.7～1.0V)–(-0.8V)=1.5～1.8V锌筒负极胶状电解质正极活性

7、物质正极工作原理糊式锌锰电池生产工艺流程0.05～0.5%Pb、Cd、Hg或加入缓蚀剂（二）、碱性锌锰电池结构：与锌碳电池相反的结构—反极结构,外壳相似但内部结构相反.第四代锌锰电池.正极：专用电解MnO2粉,片状石墨(8～15%),压成圆环筒状负极：锌膏(粉或胶体)，压成圆柱体电解液：30%～40%KOH水溶液容器：镀镍不锈钢集电体：铜帽、铜钉、壳体表示式：生产流程性能比较碱锰电池特点（1）开路电压1.5~1.6V，保存一年只降低0.02~0.03V，具有优异的贮存性能。（2）放电时内阻变化很小，放电曲线平坦，适合大输出功率和高负荷的连续放电。

8、（3）低温性能很好。（4）因为在放电后期，电池内产生大量氢气，内压很高，所以废旧的碱锰电池不能投入火中，否则会发生爆炸。（三）、可充性碱