常见原电池电极反应式 原电池 原电池-基本简介,原电池-常见类型

原电池,是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,较不活泼的金属做正极。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。

常见原电池电极反应式 原电池 原电池-基本简介,原电池-常见类型

原电池反应_原电池 -基本简介

原电池primarybattery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
原电池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。

原电池反应_原电池 -常见类型

两大类型


原电池

吸氧腐蚀

金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀,叫吸氧腐蚀.
例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀,其电极反应如下:
负极(Fe):Fe-2e=Fe2+
正极(C):2H2O+O2+4e=4OH-
钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀。

析氢腐蚀

在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的H+增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应是:
负极(铁):铁被氧化Fe-2e=Fe2+
正极(碳):溶液中的H+被还原2H++2e=H2↑
这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出,铁被腐蚀,所以叫析氢腐蚀。

电池分类

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(+)


原电池

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。



原电池
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。

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动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。



原电池
(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。

锂亚电池

原电池是将化学能直接转化为电能的一种装置。其原理也是通过化学反应(在正负极发生不同的氧化还原反应)使闭合电路中产生电子流,从而产生电流的。原电池与二次充电电池的主要区别在于原电池只能使用一次,不能进行充电后重复使用。常用原电池有锌-锰干电池(碱性电池)、锌-汞电池、锌-银扣式电池及锂原电池等。

其中,锂原电池是指以金属锂为负极的原电池。按所用正极材料的不同,又可以分为:锂/二氧化锰电池(Li/MnO2)、锂/亚硫酰氯电池(Li/SOCl2)、锂/二硫化铁电池(Li/FeS2)等。

几种常见锂原电池性能比较

锂铁电池碱性锌锰电池锂锰电池锂亚电池电压(V)1.51.53.03.6比能量(mAh/g)100070-90200400自放电率/年<2%12%-20%<2%<1%保存时间5-10年5年5-10年10-15年适用温度(℃)-40~60-22~55-20~70-55~85放电电流大小中小脉冲放电弱弱弱弱价格中低中高应用领域便携类电子产品电子产品、玩具、钟表安防、RFID、电子产品智能仪表、军用、汽车电子


通过对比发现,锂亚电池性能优异,在所有可以实际使用的化学电源中具有最高的比容量和比能量,目前智能电表是国内锂亚电池的最大应用领域,但实际上其潜在可应用领域十分广泛,市场远未饱和,可重点关注锂亚电池在胎压监测系统、ETC收费系统、航天军事、安防等重点领域需求的持续增长。

原电池反应_原电池 -工作原理


原电池原电池反应属于氧化还原反应,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。
原理分析:
CuCl2是强电解质且易溶于水,在水溶液中电离生成Cu2+和Cl-。
CuCl2=Cu2++2Cl-
通电前,Cu2+和Cl-在水里自由地移动着;通电后,这些自由移动着的离子,在电场作用下,改作定向移动。溶液中带正电的Cu2+向阴极移动,带负电的氯离子向阳极移动。在阴极,铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上;在阳极,氯离子失去电子而被氧化成氯原子,并两两结合成氯分子,从阳极放出。
阴极:Cu2++2e-=Cu
阳极:Cl--2e-=Cl2↑
电解CuCl2溶液的化学反应方程式:CuCl2=Cu+Cl2↑

电解质水溶液电解反应的综合分析
在上面叙述氯化铜电解的过程中,没有提到溶液里的H+和OH-,其实H+和OH-虽少,但的确是存在的,只是他们没有参加电极反应。也就是说在氯化铜溶液中,除Cu2+和Cl-外,还有H+和OH-,电解时,移向阴极的离子有Cu2+和H+,因为在这样的实验条件下Cu2+比H+容易得到电子,所以Cu2+在阴极上得到电子析出金属铜。移向阳极的离子有OH-和Cl-,因为在这样的实验条件下,Cl-和OH-容易失去电子,所以Cl-在阳极上失去电子,生成氯气。

原电池反应_原电池 -发明历史


原电池的发明历史可追溯到18世纪末期,当时意大利生物学家伽伐尼正在进行著名的青蛙实验,当用金属手术刀接触蛙腿时,发现蛙腿会抽搐。大名鼎鼎的伏打认为这是金属与蛙腿组织液(电解质溶液)之间产生的电流刺激造成的。1800年,伏打据此设计出了被称为伏打电堆的装置,锌为负极,银为正极,用盐水作电解质溶液。1836年,丹尼尔发明了世界上第一个实用电池,并用于早期铁路信号灯。

原电池反应_原电池 -应用


1.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

原电池
,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。
2.金属的腐蚀与防护
①改变金属内部结构(如把钢中加Cr、Ni制成不锈钢)
②在金属表面覆盖保护层
a、在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。
b、用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属。
c、用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。(表面钝化)
③电化学保护法
a外加电流的阴极保护法(把被保护的设备与外接电源的负极相连)
b牺牲阳极的阴极保护法(被保护的设备与活泼的金属相连接)
3.判断金属的活泼性
4.加快反应速率

原电池反应_原电池 -表示方法


原电

原电池
池的组成用图示表达,未免过于麻烦。为书写简便,原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点规定:
1.一般把负极(如Zn棒与Zn2+离子溶液)写在电池符号表示式的左边,正极(如Cu棒与Cu2+离子溶液)写在电池符号表示式的右边。
2.以化学式表示电池中各物质的组成,溶液要标上活度或浓度(mol/L),若为气体物质应注明其分压(Pa),还应标明当时的温度。如不写出,则温度为298.15K,气体分压为101.325kPa,溶液浓度为1mol/L。
3.以符号“  

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