化学电池小论文

化学电源

化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。常见的电池大多是化学电源。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。但有好则有坏，费电池的处理

废电池

废电池，就是使用过而废弃的电池。废电池对环境的影响及其处理方法尚有争议。很多人都认为废电池对环境危害严重，应

集中回收。因此在电池带给我们无限好处时不要

随意丢弃它，它对我们的危害不会是一天两天。

干电池

干电池也称一次电池，即电池中的反

应物质在进行一次电化学反应放电之后就

不能再次使用了。常用的有锌锰干电池、

锌汞电池、镁锰干电池等。

锌锰干电池是日常生活中常用的干电

池，其结构如右图所示：

正极材料：MnO2、石墨棒

负极材料：锌片

电解质：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物

电池符号可表示为

（－） Zn｜ZnCl2、NH4Cl（糊状）‖MnO2｜C（石墨）（＋）

负极：Zn＝Zn2＋＋2e

正极：2MnO2＋2NH4＋＋2e＝Mn2O3＋2NH3＋H2O

总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝2Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O

锌锰干电池的电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附，引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl，正极材料改用钢筒，MnO2层紧靠钢筒，就构成碱性锌锰干电池，由于电池反应没有气体产生，内电阻较低，电动势为1.5V，比较稳定。

酸性铅蓄电池

铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极，由另一组充满二氧化铅的铅锑合金格板做正极，两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中，放电时，电极反应为：

负极：Pb＋SO42－＝PbSO4＋2e

正极：PbO2＋SO42－十4H＋＋2e＝PbSO4＋2H2O

总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4十2H2O

放电后，正负极板上都沉积有一层PbSO4，

放电到一定程度之后又必须进行充电，充电时用

一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电

池相接，将负极上的PbSO4还原成Pb，而将正

极上的PbSO4氧化成PbO2，充电时发生放电时

的逆反应：

阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋SO42－

阳极：PbSO4＋2H2O＝PbO2＋SO42－＋4H

＋＋2e

总反应：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋

2H2SO4

正常情况

下，铅蓄电池的电动势

是 2.1V，随着电池放

电生成水，H2SO4的

浓度要降低，故可以通

过测量H2SO4的密度

来检查蓄电池的放电

情况。铅蓄电池具有充放电可逆性好、放电电流大、

稳定可靠、价格便宜等优点，缺点是笨重，常用作汽车和柴油机车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以及变电站的备用电源。

新型燃料电池

燃料电池与前两类电池的主要差别在于：它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置，能量转化率高，可达80%以上，而一般火电站热机效率仅在30％～40％之间。燃料电池具有节约燃料、污染小的特点。

燃料电池以还原剂（氢气、煤气、天然气、甲醇等）为负极反应物，以氧化剂（氧气、空气等）为正极反应物，中燃料极、空气极和电解质溶液构成。电极材料多采用多孔碳、多孔镍、铂、钯等贵重金属以及聚四氟乙烯，电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质等数种。

以碱性氢氧燃料电池为例，它的燃料极常用多孔性金属镍，用它来吸附氢气。空气极常用多孔性金属银，用它吸附空气。电解质则由浸有KOH

溶液的多孔性塑料制成，其电池符号表示为：

Ni｜H2｜KOH（30％）｜O2｜Ag

负极反应：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e

正极反应：O2＋2H2O＋4e＝4OH－

总反应：2H2＋O2＝2H2O

电池的工作原理是：当向燃料极供给氢气时，

氢气被吸附并与催化剂作用，放出电子而生成H＋，

而电子经过外电路流向空气极，电子在空气极使氧

还原为OH－，H＋和OH－在电解质溶液中结合成

H2O。氢氧燃料电池的标准电动势为1.229V。

氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通

讯、电视中继站等领域，随着成本的下降和技术的

提高，可望得到进一步的商业化作用。

海洋电池

海洋电池是我国首创的。该电池是以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为：

4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3。

两极反应为：

负极：（Al）：4Al－12e＝4Al3＋

正极：（Pt或Fe等）：3O2＋6H2O十12e＝12OH－

海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20～50倍。

电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，可根据实际需要而定。

海洋电池大规模用于灯塔等海边或岛屿上的小规模用电，因为电线难以跨过海为灯塔供电，所以海洋电池的发明解决了这一难题。

银一锌电池

电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O2和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是：

负极Zn+20H--2e-=ZnO+ H2O

正极Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H-

电池总反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag

利用上述化学反应也可以制作大电流的电

池，它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已

用于宇航、火箭、潜艇等方面。

（三）钠＋硫电池

它以熔融的钠作电池的负极，熔融的多硫化钠和硫作正极，正极物质填充在多孔的碳中，两极之间用陶瓷管隔开，陶瓷管只允许Na＋通过。放电分二步进行：第一步放电

负极：Na＝Na＋＋e

正极：2Na＋＋5S＋2e＝Na2S5（l）