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化學(xué)電池
能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
基本信息
| 中文名 | 化學(xué)電池 |
| 電子產(chǎn)品類別 | 一次電池 （原電池）等 |
| 分為 | 原電池和蓄電池 |
| 主要部分 | 電解質(zhì)溶液 、正、負(fù)電極等 |
| 鋅錳電池 | 法國科學(xué)家1868年發(fā)明 |
| 堿性鋅錳電池 | 鋅錳電池 的改造型 |
收起
種類
原電池是利用兩個電極之間金屬性的不同，產(chǎn)生電勢差，從而使電子的流動，產(chǎn)生電流。又稱非蓄電池，是電化電池的一種，其電化反應(yīng)不能逆轉(zhuǎn)，即是只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，簡單說就即是不能重新儲存電力，與蓄電池相對。
化學(xué)電池按工作性質(zhì)可分為：一次電池（原電池）；二次電池（可充電電池）；鉛酸蓄電池；燃料電池。其中：一次電池可分為：糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。二次電池可分為：鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、二次堿性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為：開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池等。燃料電池可分為：氫氧燃料電池、甲醇-空氣燃料電池等。
鋅錳電池
鋅二氧化錳電池（簡稱鋅錳電池）又稱勒蘭社（Leclanche）電池，是法國科學(xué)家勒蘭社（Leclanche，1839-1882）于1868年發(fā)明的由鋅（
）作負(fù)極，炭棒為正極，電解質(zhì)溶液采用二氧化錳（
），中性氯化銨（
）、氯化鋅（
）的水溶液，面淀粉或漿層紙作隔離層制成的電池稱鋅錳電池，由于其電解質(zhì)溶液通常制成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈現(xiàn)不流動狀態(tài)，故又稱鋅錳干電池。按使用隔離層區(qū)分為糊式和板式電池兩種，板式又按電解質(zhì)液不同分銨型和鋅型電池紙板電池兩種。
干電池用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是A：二氧化錳粉末（黑色）------用于吸收在正極上生成的氫氣（以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象）；B：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。
電極反應(yīng)式為：負(fù)極（鋅筒）：
總反應(yīng)：
干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。
堿性鋅錳電池
20世紀(jì)中期在鋅錳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是鋅錳電池的改進(jìn)型。電池使用氫氧化鉀（
）或氫氧化鈉（
）的水溶液做電解質(zhì)液，采用了與鋅錳電池相反的負(fù)極結(jié)構(gòu)，負(fù)極在內(nèi)為膏狀膠體，用銅釘做集流體，正極在外，活性物質(zhì)和導(dǎo)電材料壓成環(huán)狀與電池外殼連接，正、負(fù)極用專用隔膜隔開制成的電池。
鉛酸蓄電池
1859年法國普蘭特（Plante）發(fā)現(xiàn)，由正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、容器（電池槽）等5個基本部分組成。用二氧化鉛作正極活性物質(zhì)，鉛作負(fù)極活性物質(zhì)，硫酸作電解液，微孔橡膠、燒結(jié)式聚氯乙烯、玻璃纖維、聚丙烯等作隔板制成的電池。
鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼（防止酸液的泄漏）；設(shè)有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負(fù)極是海綿狀的金屬鉛，正負(fù)電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開（以防止電極之間發(fā)生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。放電時為原電池，其電極反應(yīng)為:
負(fù)極：
正極：
總反應(yīng)式為：
陽極：
陰極：
總反應(yīng)式為：
當(dāng)溶液的密度升到
時，應(yīng)停止充電。
上述過程的總反應(yīng)式為：
放電
充電
鋅銀電池
一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負(fù)極殼組成，形似紐扣（俗稱紐扣電池）。盒內(nèi)正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為濃溶液。電極反應(yīng)式如下：
負(fù)極：
正極：
電池的總反應(yīng)式為：
電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長。
二者均采用氧化鎳或氫氧化鎳作正極，以氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質(zhì)溶液，金屬鎘或金屬氫化物作負(fù)極。金屬氫化物電池為20世紀(jì)80年代末，利用吸氫合金和釋放氫反應(yīng)的電化學(xué)可逆性發(fā)明制成，是小型二次電池主導(dǎo)產(chǎn)品。
鋰電池
鋰離子電池
指能使鋰離子嵌入和脫嵌的碳材料代替純鋰作負(fù)極，鋰的化合物作正極，混合電解液作電解質(zhì)液制成的電池。鋰離子電池是1990年由日本索尼公司研制出并首先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。國內(nèi)外已商品化的鋰離子電池正極是
，負(fù)極是層狀石墨，電池的電化學(xué)表達(dá)式為（—）
氫氧燃料電池
這是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。電解質(zhì)溶液一般為40%的溶液。電極反應(yīng)式如下：
負(fù)極：
正極：
總反應(yīng)式：
熔融鹽燃料電池
這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學(xué)電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)達(dá)國家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有多個不同的品種，如天然氣、
、---熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處于熔化狀態(tài)）才能工作。
下面以
空氣與
型電池為例加以說明：
負(fù)極反應(yīng)式：
正極反應(yīng)式：
總反應(yīng)式為：
該電池的工作溫度一般為6500C
海水電池
1991年，我國科學(xué)家首創(chuàng)以鋁---空氣---海水為材料組成的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。其電極反應(yīng)式如下：
負(fù)極：
正極：
總反應(yīng)式為：
這種電池的能量比普通干電池高20---50倍！
新型化學(xué)電池
堿性氫氧燃料電池
這種電池用
為電解液，在100°C以下工作。燃料是氫氣，氧化劑是氧氣。其電池圖示為（―）
電池反應(yīng)為：
負(fù)極
正極
總反應(yīng)
堿性氫氧燃料電池早已于本世紀(jì)60年代就應(yīng)用于美國載人宇宙飛船上，也曾用于叉車、牽引車等，但其作為民用產(chǎn)品的前景還評價不一。否定者認(rèn)為電池所用的電解質(zhì)很容易與來自燃料氣或空氣中的反應(yīng)，生成導(dǎo)電性能較差的碳酸鹽。另外，雖然燃料電池所需的貴金屬催化劑載量較低，但實(shí)際壽命有限。肯定者則認(rèn)為該燃料電池的材料較便宜，若使用天然氣作燃料時，它比唯一已經(jīng)商業(yè)化的磷酸型燃料電池的成本還要低。
磷酸型燃料電池
它采用磷酸為電解質(zhì)，利用廉價的炭材料為骨架。它除以氫氣為燃料外，現(xiàn)在還有可能直接利用甲醇、天然氣、城市煤氣等低廉燃料，與堿性氫氧燃料電池相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是它不需要處理設(shè)備。磷酸型燃料電池已成為發(fā)展最快的，也是目前最成熟的燃料電池，它代表了燃料電池的主要發(fā)展方向。目前世界上最大容量的燃料電池發(fā)電廠是東京電能公司經(jīng)營的11MW美日合作磷酸型燃料電池發(fā)電廠，該發(fā)電廠自1991年建成以來運(yùn)行良好。近年來投入運(yùn)行的100多個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中，90%是磷酸型的。市場上供應(yīng)的磷酸型發(fā)電系統(tǒng)類型主要有日本富士電機(jī)公司的50KW或100KW和美國國際燃料電池公司提供的200KW。
富士電機(jī)已提供了70多座電站，現(xiàn)場壽命超過10萬小時。
磷酸型燃料電池目前有待解決的問題是：如何防止催化劑結(jié)塊而導(dǎo)致表面積收縮和催化劑活性的降低，以及如何進(jìn)一步降低設(shè)備費(fèi)用。
重大意義
化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的原理的發(fā)現(xiàn)和各式各樣電池裝置的發(fā)明，是貯能和供能技術(shù)的巨大進(jìn)步，是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)，極大地推進(jìn)了現(xiàn)代化的進(jìn)程，改變了人們的生活方式，提高了人們的生活質(zhì)量
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這家伙太懶了，什么都沒寫！
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