为什么碱性锌锰电池中含有汞
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汞在碱性锌锰电池中的作用
碱性电池的负极活件物质是金属锌,由其提供电子,产生电流。锌皮或锌箔在碱液中,但其比表面较小,含电解液性能差,低温和重负荷下使用极易钝化。而锌粉具有足够大的比表面,在碱性电液中也不易钝化。而使用汞齐锌对电极性能有很大的作用,它能提高锌的析氢过电位,并使电池的防漏性能提高。同时碱性电池的锌粉必须严格控制重金属杂质,尤其是铁,因为铁不易汞齐,从而控制杂质含量。汞由于其高毒性及污染性现在都在寻求其合适的替代物,包括各种氧化物、氢氧化物或金属盐等无机物以及聚乙烯氧化物,聚乙二醇类,芳烃类多元醇等各种有机物。我们可以从他的反应式中来加以了解碳极: 2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2
+)H2 + 2MnO2 = 2MnO(OH) (“+)”指将两个反应加在一起)
锌极: Zn - 2e- = Zn2+
总反应: Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+
从反应式看出:加MnO2是因为碳极上NH4+ 离子获得电子产生H2,妨碍碳棒与NH4+ 的接触,使电池的内阻增大,即产生“极化作用”。添加MnO2就能与H2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极
上氢气的集积现象,使电池畅通。所以MnO2起到消除极化的作用,叫做去极剂。
此外,普通碱性干电池也是用锌和MnO2或HgO做反应物,但在KOH碱性条件下工作。例如汞电池是最早应用的微型电池,有Zn(负极)和HgO(正极)组成,电解质为KOH浓溶液,电极反应为负极: Zn(s) + 2OH- —— ZnO(s) + H2O + 2e-
正极: HgO(s) + H2O + 2e- —— Hg(l) + 2OH-
总反应: Zn(s) + HgO(s) ——ZnO(s) + Hg (l) 电动势为1.35V,特点是在有效使用期内电势稳定。另有一种氧化银电池由Zn和Ag2O组成,电解质为碱性溶液,电动势为1.5V。
无机物可以在电池液中加入In2O3或In(OH)3至于有机类含聚氧乙烯基的较为被重视,这种基团表面活性剂在水中不电离,化工不受酸碱影响而且成本低,能够改善电池放电性能。