电 池 探 秘

电池在生活中的广泛应用什么是电池？联想·质疑你知道哪些电池？了解它们的内部结构吗？它们是怎样把化学能转化为电能？电池史话•1780年伽伐尼（Galvani,L.1737-1798）1780年，意大利的医学家伽伐尼在偶然的情况下，以铜制的解剖刀碰触到置于铁盘內的青蛙，发现其立刻产生抽搐现象，因而认为有微电流流过，他主张是生物本身內在的自发电流。被认为是提出了原电池的雏形。伽伐尼发现电可使肌肉及神经活动，他认为脑是分泌「电液」的器官，他的研究开启19世纪电流生理学的发展，今天医学上电疗法、心电图等，都发源于此。1800年，意大利物理学家伏打将不同的金属用导线相连并浸入盐溶液中，发现导线中有电流产生，伏打因此研制出世界上第一个电池。起源回溯•１８６０年，法国的雷克兰士(GeorgeLeclanche)发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。它的负极是锌和汞的合金棒(锌－伏特原型电池的负极，经证明是作为负极材料的最佳金属之一)，而它的正极是以一个多孔的杯子盛裝着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为「湿电池」。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的「干电池」取代。负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池一：电池是怎样工作的稀H2SO4ZnCu酒精锌片、铜片、铁片、碳棒、稀硫酸、蔗糖溶液、电流表、导线、烧杯实验用品有活泼性(1).构成原电池的条件不同的两种或者与一种非金属导体(如石墨)作电极。金属一种金属⑵.闭合回路。⑶.有自发发生的氧化—还原反应。构成有电解质溶液（酸、碱、盐）（4）原电池的两极负极：电子流出的极（锌）正极：电子流入的极（铜）Zn－2e=Zn2+（氧化反应）2H++2e=H2↑（还原反应）•原电池中，有的电极材料直接参与氧化还原反应；有的电极材料不参与氧化还原反应，只起导电作用，参与氧化还原反应的物质在该电极上发生反应。1、锌锰干电池4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。碱性锌－锰电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。Pt电极H2O2氢氧燃料电池KOH2H2+O2===2H2O负极反应2H2-4e+4OH-=4H2O正极反应总反应O2+4e+2H2O=4OH-燃料电池优点：能量转化率高，工作寿命长，能够大功率连续供电，无噪声，无污染，还能提供饮用水。银锌电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O写出电极反应式。充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。4、镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2充电放电负极材料：Cd正极材料：涂有NiO2电解质：KOH溶液。反应式如下：迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。5、绿色电池原电池的应用---热敷袋负极材料Fe正极材料C电解质食盐水总反应4Fe+3O2=2Fe2O3市场上出售的医用热敷袋,其主要成分是铁屑、碳粉、食盐和少量水,用塑料袋密封包装,启用时打开袋口,轻轻搓揉即可放出大量的热,敷于病者患处可起到治疗作用1．将a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成原电池。若a、b连接时a为负极；c、d连接时，电流由d到c；a、c连接时，c极上产生大量气泡；b、d连接时，b极上有大量气泡产生。由四种金属的活动性由强到弱的顺序是()A．abcdB．acdbC．cabdD．bdca2．某原电池的电池反应为Fe+2Fe3+＝3Fe2+，与此电池反应不符的原电池是()A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池D．银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池CDB化学电池的表示方法(-)负极|电解质|正极(+)铜锌原电池(-)Zn|H2SO4|Cu(+)锌锰干电池(-)Zn|ＮＨ４Ｃｌ,ＺｎＣｌ２|MnO2,C(+)碱性锌锰电池(-)Zn|KOH|MnO2,C(+)汞锌纽扣电池(-)Zn|KOH|ＨｇＯ,C(+)铅酸蓄电池(-)Pb|H2SO4|PbO2(+)氢氧燃料电池(-)Pt,H2|KOH|O2,Pt(+)我国废电池潜在危害不容忽视•废旧电池含有汞、铅、镉、镍等重金属及酸、碱等电解质溶液，对人体及生态环境有不同程度的危害。据了解，其中对人体健康和生态环境危害较大、列入危险废物控制名录的废电池主要有：含汞电池，主要是氧化汞电池；铅酸蓄电池；含镉电池，主要是镍镉电池。