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- 2021-05-08 发布
第四章 电化学基础
12 二月 2021
第二节 化学电源
发明电池的故事
伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。
有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。
2
发明电池的故事
一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己的舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，刹时，他感到满嘴的酸味儿。
接着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导线接通的一瞬间，伏特感到满嘴的咸味。
这些实验证明，两种金属在一定的条件下就能产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大有作用。
伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏特电堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这种电池，今天仍然在使用着
3
为了纪念他的贡献，人们
把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号
V
。比如我们手电筒里的电池的电压是
1.5
伏特，我们家里的电灯的电压是
220
伏特。
化学电池的分类
一次电池
（干电池）：
活性物质
消耗到一定程度，就不能使用；
二次电池
（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；
燃料电池
：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
5
电池的优点
①
能量转化率较高
②
供能稳定可靠
③
可以制成各种形状和大小、不同容量的电压的电池及电池组
④
使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作
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衡量电池优劣的指标
比能量：
电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号
(W·h)/kg ,(W·h)/L
比功率：
电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号
W/kg ,W/L
储存时间：
电池的可储存时间的长短
除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要。
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一次电池
普通锌锰干电池：
活性物质为
NH
4
Cl
和淀粉糊作电解质，还填有
MnO
2
和炭黑。电极反应式：
负 极：
Zn - 2e
－
＝
Zn
2+
正 极：
2NH
4
+
+ 2e
－
+2MnO
2
＝
Mn
2
O
3
+ 2NH
3
＋
H
2
O
总反应：
Zn + 2NH
4
+
+2MnO
2
＝
Zn
2+
+Mn
2
O
3
+ 2NH
3
＋
H
2
O
碱性锌锰干电池：
活性物质为
KOH
和淀粉糊作电解质，还填有
MnO
2
和炭黑。电极反应式：
负 极：
Zn - 2e
－
+ 2OH
-
＝
Zn(OH)
2
正 极：
2MnO
2
+ 2e
－
+ 2H
2
O
＝
2MnOOH + 2OH
-
总反应：
Zn + 2MnO
2
+ 2H
2
O
＝
2MnOOH + Zn(OH)
2
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二次电池
铅蓄电池
：
其电池反应可以正向和逆向进行．蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池．充电后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次 。放电时电极反应式：
负 极：
Pb + SO
4
2-
-2e
-
＝
PbSO
4
正 极：
PbO
2
+ 4H
+
+ SO
4
2-
+ 2e
-
＝
PbSO
4
+ 2H
2
O
总反应：
Pb + PbO
2
+ 2H
2
SO
4
＝
2PbSO
4
+ 2H
2
O
充电
时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以可以把上述反应写成一个
可逆
反应形式：
Pb + PbO
2
+ 2H
2
SO
4
2PbSO
4
+ 2H
2
O
叫可逆反应吗？
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燃料电池
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。
工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。
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燃料电池
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燃料电池
氢氧燃料电池：
一种高效低污染的新型电池。
负 极：
2H
2
- 4e
-
＝
4H
+
正 极：
O
2
+ 4H
+
+ 4e
-
＝
2H
2
O
总反应：
2H
2
+ O
2
＝
2H
2
O
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练习
例
1
、
氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是
根据此反应式判断，下列叙述中正确的是：
A
．电池放电时，电池负极周围溶液的
pH
值不断增大
B
．电池放电时，镍元素被氧化
C
．电池充电时，氢元素被还原
D
．电池放电时，
H
2
是负极
C
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镍氢（
MH-Ni)
电池
电池反应
：
H
2
+ 2NiOOH =2Ni(OH)
2
负极：
H
2
+ 2OH
-
- 2e
-
= 2H
2
O
正极：
2
NiOOH + 2H
2
O + 2e
-
= 2Ni(OH)
2
+2 OH
-
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