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| 化學電池 |
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化學電池是將化學能直接轉變為電能的裝置，主要部分是電解質溶液、浸在溶液中的正、負電極和連接電極的導線。
化學電池依據能否充電復原可分為原電池和蓄電池，按工作性質可分為一次電池（原電池）和二次電池（可充電電池）。常見的化學電池有鋅-錳乾電池、鉛酸蓄電池等。
基本內容
中文名：化學電池
主要部分：電解質溶液、正、負電極等
鋅錳電池：法國科學家1868年發明
基本內容
化學電池將化學能直接轉變為電能的裝置。主要部分是 電解質溶液、浸在溶液中的正、負電極和連接電極的導線。依據能否充 電復原，分為 原電池和蓄電池兩種。
化學電池的種類
化學電池按工作性質可分為：一次電池（原電池）； 二次電池（可 充電電池）; 鉛酸蓄電池。其中：一次電池可分為：糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、鹼性鋅錳電池、扣式 鋅銀電池、扣式 鋰錳電池、扣式鋅錳電池、 鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。二次電池可分為： 鎘鎳電池、 氫鎳電池、 鋰離子電池、二次鹼性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為： 開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。
1.鋅-錳 乾電池
鋅-錳電池又稱勒蘭社（Leclanche）電池，是 法國科學家勒蘭社（Leclanche）於 1868年發明的由鋅（Zn）作負極， 二氧化錳（MnO2）為正極，電解質溶液採用中性 氯化銨（NH4Cl）、 氧化鋅（ ZnCl2）的水溶液，面澱粉或 漿層紙作隔離層製成的電池稱鋅錳電池，由於其電解質溶液通常製成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈現不流動狀態，故又稱 鋅錳乾電池。按使用隔離層區分為糊式和板式電池兩種，板式又按電解質液不同分銨型和鋅型電池 紙板電池兩種。
乾電池用鋅製筒形外殼作負極，位於中央的頂蓋上有銅帽的 石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內向外依次是A：二氧化錳粉末（黑色）------用於吸收在正極上生成的氫氣（以防止產生極化現象）；B：用飽和了氯化銨和 氯化鋅的澱粉糊作為電解質溶液。
電極反應式為：負極（鋅筒）：Zn – 2e === Zn2+
正極（石墨）：2NH4+ + 2e === 2NH3 ↑+ H2↑
H2 + 2MnO2 === Mn2O3 + H2O
總反應：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 === Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O
乾電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。
2.鹼性鋅錳電池
20世紀中期在鋅錳電池基礎上發展起來的，是鋅錳電池的改進型。電池使用 氫氧化鉀（KOH）或 氫氧化鈉（NaOH）的水溶液做電解質液，採用了與鋅錳電池相反的負極結構，負極在內為膏狀膠體，用銅釘做 集流體，正極在外， 活性物質和 導電材料壓成環狀與電池外殼連接，正、負極用專用隔膜隔開製成的電池。
3.鉛酸蓄電池
1859年法國 普蘭特（Plante）發現，由 正極板、 負極板、 電解液、隔板、容器（電池槽）等5個基本部分組成。用 二氧化鉛作正極活性物質，鉛作負極活性物質，硫酸作電解液， 微孔橡膠、 燒結式 聚氯乙烯、 玻璃纖維、 聚丙烯等作隔板製成的電池。
鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明 塑料製成長方形外殼（防止酸液的泄漏）；設有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負極是海綿狀的金屬鉛，正負電極之間用微孔橡膠或微孔 塑料板隔開（以防止電極之間發生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。放電時為原電池，其電極反應為:
負極：Pb + SO42－－ 2e === PbSO4
正極：PbO2 + 4H+ + SO42－ + 2e === PbSO4 + 2H2O
總反應式為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 ====== 2PbSO4 + 2H2O
當放電進行時，硫酸溶液的的濃度將不斷降低，當溶液的密度降到1.18g/ml 時應停止使用進行充電，充電時為 電解池，其電極反應如下：
陽極：PbSO4 + 2H2O－ 2e === PbO2 + 4H+ + SO42－
陰極：PbSO4 + 2e === Pb + SO42－
總反應式為：2PbSO4 + 2H2O ====== Pb + PbO2 + 2H2SO4
當溶液的密度升到1.28g/ml時，應停止充電。
上述過程的總反應式為：
放電
Pb + PbO2 + 2H2SO4 ====== 2PbSO4 + 2H2O
充電
4.銀鋅電池
一般用 不鏽鋼製成小圓盒形，圓盒由正極殼和負極殼組成，形似紐扣（俗稱 紐扣電池）。盒內正極殼一端填充由 氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅 汞合金組成的負極活性材料，電解質溶液為KOH濃溶液。 電極反應式如下：
負極：Zn + 2OH－ －2e=== ZnO + H2O
正極：Ag2O + H2O + 2e === 2Ag + 2OH－
電池的總反應式為：Ag2O + Zn ====== 2Ag + ZnO
電池的電壓一般為1.59V， 使用壽命較長。
5.鎘鎳電池和金屬 氫化物電池
二者均採用 氧化鎳或 氫氧化鎳作正極，以氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質溶液，金屬鎘或金屬氫化物作負極。金屬氫化物電池為20世紀80年代末，利用吸氫合金和釋放氫反應的電化學可逆性發明製成，是小型二次電池主導產品。
6.鋰電池
指以金屬鋰或鋰的化合物作活性物質的電池通稱鋰電池，分為一次鋰電池和二次鋰電池。
7.鋰離子電池
指能使鋰離子嵌入和脫嵌的碳材料代替純鋰作負極，鋰的化合物作正極，混合電解液作電解質液製成的電池。
8. 氫氧燃料電池
這是一種高效、 低污染的 新型電池，主要用於 航天領域。其電極材料一般為活化電極，具有很強的催化活性，如 鉑電極、 活性碳電極等。電解質溶液一般為40%的KOH溶液。電極反應式如下：
負極：2H2 + 4OH－ －4e=== 4H2O
正極：O2 + 2H2O + 4e=== 4OH－
總反應式：2H2 + O2 === 2H2O
9. 熔融鹽 燃料電池
這是一種具有極高發電效率的大功率化學電池，在加拿大等少數發達國家己接近民用工業化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有多個不同的品種，如天然氣、CO、---熔融 碳酸鹽型、熔融 磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處於熔化狀態）才能工作。
下面以CO---Li2CO3 + Na2CO3---空氣與 CO2型電池為例加以說明：
負極反應式：2CO + 2CO32－－4e === 4CO2
正極反應式：O2 + 2CO2 + 4e=== 2CO32－
總反應式為：2CO + O2 === 2CO2
該電池的工作溫度一般為6500C
10. 海水電池
1991年，我國科學家首創以鋁---空氣---海水為材料組成的新型電池，用作航海標誌燈。該電池以取之不盡的海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。其電極反應式如下：
負極：4Al – 12e === 4Al3+
正極：3O2 + 6H2O + 12e === 12OH－
總反應式為：4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al(OH)3
這種電池的能量比普通乾電池高20---50倍！
新型化學電池
（1）鹼性 氫氧燃料電池
這種電池用30%-50%KOH為電解液，在 100°C以下工作。燃料是氫氣，氧化劑是氧氣。其電池圖示為 （―）C|H2|KOH|O2|C(+)
電池反應為 負極 2H2 + 4OH―4e=4H2O 正極 O2 + 2H2O + 4e=4OH
總反應 2H2 + O2=2H2O
鹼性氫氧燃料電池早已於本世紀60年代就應用於 美國載人 宇宙飛船上，也曾用於叉車、 牽引車等，但其作為民用產品的前景還評價不一。否定者認為電池所用的電解質KOH很容易與來自燃料氣或空氣中的CO2反應，生成導電性能較差的碳酸鹽。另外，雖然燃料電池所需的 貴金屬催化劑載量較低，但實際壽命有限。肯定者則認為該燃料電池的材料較便宜，若使用天然氣作燃料時，它比唯一已經商業化的 磷酸型燃料電池的成本還要低。
（2） 磷酸型燃料電池
它採用磷酸為電解質，利用廉價的炭材料為骨架。它除以氫氣為燃料外，現在還有可能直接利用甲醇、天然氣、城市煤氣等低廉燃料，與鹼性氫氧燃料電池相比，最大的優點是它不需要CO2處理設備。磷酸型燃料電池已成為發展最快的，也是目前最成熟的燃料電池，它代表了燃料電池的主要發展方向。目前世界上最大容量的燃料電池發電廠是 東京電能公司經營的11MW美日合作磷酸型燃料電池發電廠，該發電廠自1991年建成以來運行良好。近年來投入運行的100多個 燃料電池發電系統中，90%是磷酸型的。市場上供應的磷酸型發電系統類型主要有 日本富士電機公司的50KW或100KW和美國國際燃料電池公司提供的200KW。
富士電機已提供了70多座電站，現場壽命超過10萬小時。
磷酸型燃料電池目前有待解決的問題是：如何防止催化劑結塊而導致表面積收縮和 催化劑活性的降低，以及如何進一步降低設備費用。
化學電源的重大意義
化學能轉換為電能的原理的發現和各式各樣電池裝置的發明，是貯能和供能技術的巨大進步，是化學對人類的一項重大貢獻，極大地推進了現代化的進程，改變了人們的 生活方式，提高了人們的生活質量。[1]