常见的原电池.doc
4页常见的原电池[回目录]常用原电池有锌-锰干电池、锌-汞电池、锌-银扣式电池及锂电池等 1 锌 原原电电池池原电池-锰干电池:锌-锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单,价格便宜、使用方便等优点,成为人们使用最多、最广泛的电池品种锌-锰电池以锌为负极,以二氧化锰为正极按照基本结构,锌-锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形,扁形电池不能单个使用,可组合叠层电池(组)按照所用电解液的差别将锌-锰电池分为三个类型: (1)铵型锌-锰电池:电解质以氯化铵为主,含少量氯化锌 电池符号:(-) Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2 (+) 总电池反应: Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+Mn2O3+H2O (2) 锌型锌-锰电池:又称高功率锌-锰电池,电解质为氯化锌,具有防漏性能好,能大功率放电及能量密度较高等优点,是锌-锰电池的第二代产品,20 世纪 70年代初首先由德国推出与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水,因此电池不易漏液 电池符号: (-) Zn│ZnCl2│MnO2 (+) 总电池反应(长时间放电): Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4 (3) 碱性锌-锰电池:这是锌-锰电池的第三代产品,具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。
电池符号: (-) Zn│KOH│MnO2 (+) 总电池反应: Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2 锌-锰电池额定开路电压为 1.5V,实际开路电压 1.5-1.8V ,其工作电压与放电负荷有关,负荷越重或放电电阻越小,闭路电压越低用于手电筒照明时,典型终止电压为 0.9V,某些收音机允许电压降至 0.75V 2.锂原电池:又称锂电池,是以金属锂为负极的电池总称锂的电极电势最负相对分子质量最小,导电性良好,可制成一系列贮存寿命长,工作温度范围宽的高能电池根据电解液和正极物质的物理状态,锂电池有三种不同的类型,即:固体正极—有机电解质电池、液体正极 —液体电解质电池、固体正极 —固体电解质电池Li—(CF)n 的开路电压为 3.3V,比能量为 480W·h·L-1,工作温度在 -55~70℃间,在 20℃下可贮存 10 年之久!它们都是近年来研制的新产品,目前主要用于军事、空间技术等特殊领域,在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用 吸氧腐蚀[回目录]吸氧腐蚀 金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀,叫吸氧腐蚀. 例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀,其电极反应如下: 负极(Fe):2Fe - 4e = 2Fe2+ 正极(C):2H2O + O2 + 4e = 4OH- 钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀. 吸氧腐蚀的必要条件 以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀,称为氧还原腐蚀或吸氧腐蚀。
发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的 电位比氧还原反应的电位低: 氧的阴极还原过程及其过电位 吸氧腐蚀的阴极去极化剂是溶液中溶解的氧随着腐蚀的进行,氧不断消耗,只有来自空气中的氧进行补充因此,氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应,这一过程包括一系列步骤 (1) 氧穿过空气 /溶液界面进入溶液; (2) 在溶液对流作用下,氧迁移到阴极表面附近; (3) 在扩散层范围内,氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面; (4) 在阴极表面氧分子发生还原反应,也叫氧的离子化反应 吸氧腐蚀的控制过程及特点 金属发生氧去极化腐蚀时,多数情况下阳极过程发生金属活性溶解,腐蚀过程处于阴极控制之下氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度因此,可粗略地将氧去极化腐蚀分为三种情况 (1)如果腐蚀金属在溶液中的电位较高,腐蚀过程中氧的传递速度又很大,则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定 (2)如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低,不论氧的传输速度大小,阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成 (3)如果腐蚀金属在溶液中的电位较低,处于活性溶解状态,而氧的传输速度又有限,则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。
扩散控制的腐蚀过程中,由于腐蚀速度只决定于氧的扩散速度,因而在一定范围内,腐蚀电流将不受阳极极化曲线的斜率和起始电位的影响 扩散控制的腐蚀过程中,金属中不同的阴极性杂质或微阴极数量的增加,对腐蚀速度的增加只起很小的作用 [解题过程] 影响吸氧腐蚀的因素 1. 溶解氧浓度的影响 2.温度的影响 3.盐浓度的影响 4.溶液搅拌和流速的影响 阴极控制原因 主要是活化极化: =2.3RT lgiC/i°/αnF 主要是浓差极化: =2.3RT/nFlg(1-iC/iL) 阴极反应产物 以氢气泡逸出,电极表面溶液得到 附加搅拌 产物 OH 只能靠扩散或迁移离开,无气泡逸出,得不到附加搅拌 析氢腐蚀[回目录]析氢腐蚀 金属在酸性较强的溶液中发生电化学腐蚀时放出氢气的腐蚀叫做析氢腐蚀在钢铁制品中一般都含有碳在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的H+增多是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池这些原电池里发生的氧化还原反应是:负极(铁):铁被氧化Fe-2e=Fe2+;正极(碳):溶液中的 H+被还原 2H++2e=H2↑ 这样就形成无数的微小原电池。
最后氢气在碳的表面放出,铁被腐蚀,所以叫析氢腐蚀。

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