基本介紹
- 中文名：總電池反應
- 外文名：Total battery response
- 能量轉換：化學能轉換為電能
- 反應類型：氧化還原反應
電池原理簡介,氧化還原反應,電池種類,乾電池,鉛蓄電池,燃料電池,
電池原理簡介
在化學電池中，化學能直接轉變為電能是靠電池內部自發進行氧化、還原等化學反應的結果，這種反應分別在兩個電極上進行。負極活性物質由電位較負並在電解質中穩定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳氫化合物等。正極活性物質由電位較正並在電解質中穩定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質則是具有良好離子導電性的材料，如酸、鹼、鹽的水溶液，有機或無機非水溶液、熔融鹽或固體電解質等。當外電路斷開時，兩極之間雖然有電位差（開路電壓），但沒有電流，存儲在電池中的化學能並不轉換為電能。當外電路閉合時，在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內部，由於電解質中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質與電解質界面的氧化或還原反應，以及反應物和反應產物的物質遷移。電荷在電解質中的傳遞也要由離子的遷移來完成。
原電池
氧化還原反應
18世紀末，化學家在總結許多物質與氧的反應後，發現這類反應具有一些相似特徵，提出了氧化還原反應的概念：與氧化合的反應，稱為氧化反應；從含氧化合物中奪取氧的反應，稱為還原反應。隨著化學的發展，人們發現許多反應與經典定義上的氧化還原反應有類似特徵，19世紀發展化合價的概念後，化合價升高的一類反應併入氧化反應，化合價降低的一類反應併入還原反應。20世紀初，成鍵的電子理論被建立，於是又將失電子的半反應稱為氧化反應，得電子的反應稱為還原反應。
氧化還原反應前後，元素的氧化數發生變化。根據氧化數的升高或降低，可以將氧化還原反應拆分成兩個半反應：氧化數升高的半反應，稱為氧化反應； 氧化數降低的反應，稱為還原反應。 氧化反應與還原反應是相互依存的，不能獨立存在，它們共同組成氧化還原反應。
氧化還原反應的發生條件，從熱力學角度來說，是反應的自由能小於零；從電化學角度來說，是對應原電池的電動勢大於零。
電池種類
乾電池
乾電池也叫錳鋅電池，所謂乾電池是相對於伏打電池而言，所謂錳鋅是指其原材料。針對其它材料的乾電池如氧化銀電池，鎳鎘電池而言。錳鋅電池的電壓是15V。乾電池是消耗化學原料產生電能的。它的電壓不高，所能產生的持續電流不能超過1安培。
鉛蓄電池
蓄電池是套用最廣泛的電池之一。用一個玻璃槽或塑膠槽，注滿硫酸，再插入兩塊鉛板，一塊與充電機正極相連，一塊與充電機負極相連，經過十幾小時的充電就形成了一塊蓄電池。它的正負極之間有2伏的電壓。蓄電池的好處是可以反覆多次使用。另外，由於它的內阻極小，所以可以提供很大的電流。用它給汽車的發動機供電，瞬時電流可達20多安培。蓄電池充電時是將電能貯存起來，放電時又把化學能轉化為電能。
燃料電池
燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之後的第四種發電技術。由於燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高; 另外，燃料電池用燃料和氧氣作為同時沒有機械傳動部件，故沒有噪原料，排放出的有害氣體極少;聲污染。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。
