第二节 化学电源
一、化学电池的种类
化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质溶液,和浸在溶液中的正极和负极,使用时将两极用导线接通,就有电流产生,因而获得电能。化学电池放电到一定程度,电能减弱,有的经充电复原又可使用,这样的电池叫蓄电池,如铅蓄电池、银锌电池等;有的不能充电复原,称为原电池,如干电池、燃料电池等。
下面介绍化学电池的种类:
1.干电池:普通锌锰干电池的简称,在一般手电筒中使用锌锰干电池,是用锌皮制成的锌筒作负极兼做容器,中央插一根碳棒作正极,碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物,并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜,隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液;电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2,防止产生极化现象,即作去极剂),淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
电极反应为:负极 Zn-2 e-=Zn2+
正极 2
H2+2MnO2=Mn2O3+H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用:Zn2++4NH3=[Zn(NH3)4]2+
干电池的总反应式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+Mn2O3+H2O
或 2Zn+4NH4Cl+2MnO2=[Zn(NH3)2]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
正极生成的氨被电解质溶液吸收,生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1.5 V—1.6 V。在使用中锌皮腐蚀,电压逐渐下降,不能重新充电复原,因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小,在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小,性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性,负极也由锌片改为锌粉,反应面积成倍增加,使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。
2.铅蓄电池:铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,用含锑5%~8%的铅锑合金铸成格板,在正极格板上附着一层PbO2,负极格板上附着海绵状金属铅,两极均浸在一定浓度的硫酸溶液(密度为1.25—1.