⑴ 化學鉛酸蓄電池充電問題
鉛酸蓄電池的工作原理 1、鉛酸蓄電池電動勢的產生 鉛酸蓄電池充電後,正極板二氧化鉛(PbO2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化鉛與水生成可離解的不穩定物質--氫氧化鉛(Pb(OH)4),氫氧根離子在溶液中,鉛離子(Pb4)留在正極板上,故正極板上缺少電子。 鉛酸蓄電池充電後,負極板是鉛(Pb),與電解液中的硫酸(H2SO4)發生反應,變成鉛離子(Pb2),鉛離子轉移到電解液中,負極板上留下多餘的兩個電子(2e)。 可見,在未接通外電路時(電池開路),由於化學作用,正極板上缺少電子,負極板上多餘電子,如右圖所示,兩極板間就產生了一定的電位差,這就是電池的電動勢。 2、鉛酸蓄電池放電過程的電化反應鉛酸蓄電池放電時, 在蓄電池的電位差作用下,負極板上的電子經負載進入正極板形成電流I。同時在電池內部進行化學反應。 負極板上每個鉛原子放出兩個電子後,生成的鉛離子(Pb2)與電解液中的硫酸根離子(SO4-2)反應,在極板上生成難溶的硫酸鉛(PbSO4)。 正極板的鉛離子(Pb4)得到來自負極的兩個電子(2e)後,變成二價鉛離子(Pb2),,與電解液中的硫酸根離子(SO4-2)反應,在極板上生成難溶的硫酸鉛(PbSO4)。正極板水解出的氧離子(O-2)與電解液中的氫離子(H)反應,生成穩定物質水。 電解液中存在的硫酸根離子和氫離子在電力場的作用下分別移向電池的正負極,在電池內部形成電流,整個迴路形成,蓄電池向外持續放電。 放電時H2SO4濃度不斷下降,正負極上的硫酸鉛(PbSO4)增加,電池內阻增大(硫酸鉛不導電),電解液濃度下降,電池電動勢降低。 3、鉛酸蓄電池充電過程的電化反應 充電時,應在外接一直流電源(充電極或整流器),使正、負極板在放電後生成的物質恢復成原來的活性物質,並把外界的電能轉變為化學能儲存起來。 在正極板上,在外界電流的作用下,硫酸鉛被離解為二價鉛離子(Pb2)和硫酸根負離子(SO4-2),由於外電源不斷從正極吸取電子,則正極板附近游離的二價鉛離子(Pb2)不斷放出兩個電子來補充,變成四價鉛離子(Pb4),並與水繼續反應,最終在正極極板上生成二氧化鉛(PbO2)。 在負極板上,在外界電流的作用下,硫酸鉛被離解為二價鉛離子(Pb2)和硫酸根負離子(SO4-2),由於負極不斷從外電源獲得電子,則負極板附近游離的二價鉛離子(Pb2)被中和為鉛(Pb),並以絨狀鉛附著在負極板上。 電解液中,正極不斷產生游離的氫離子(H)和硫酸根離子(SO4-2),負極不斷產生硫酸根離子(SO4-2),在電場的作用下,氫離子向負極移動,硫酸根離子向正極移動,形成電流。 充電後期,在外電流的作用下,溶液中還會發生水的電解反應。 4、鉛酸蓄電池充放電後電解液的變化 從上面可以看出,鉛酸蓄電池放電時,電解液中的硫酸不斷減少,水逐漸增多,溶液比重下降。 從上面可以看出,鉛酸蓄電池充電時,電解液中的硫酸不斷增多,水逐漸減少,溶液比重上升。 實際工作中,可以根據電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度
⑵ 高中化學鉛蓄電池放電時正負極質量變化
放電時,負極質量增加,正極質量也是增加,
放電時,正極反應為:pbo2
+
4h+
+
so42-
+
2e-
=
pbso4
+
2h2o
負極反應:
pb
+
so42-
-
2e-
=
pbso4
總反應:
pbo2
+
pb
+
2h2so4
===
2pbso4
+
2h2o
(向右反應是放電,向左反應是充電)
可以看出,放電時,負極質量增加,正極質量也是增加,硫酸被消耗了.充電的時候兩極質量都減少.
簡介;
常用的充電電池除了鋰電池之外,鉛酸電池也是非常重要的一個電池系統。鉛蓄電池的優點是放電時電動勢較穩定,缺點是比能量(單位重量所蓄電能)小,對環境腐蝕性強。鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好(尤其適於乾式荷電貯存)、造價較低,因而應用廣泛。
工作原理:
鉛蓄電池由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛(pbo2),負極板是灰色的絨狀鉛(pb),當兩極板放置在濃度為27%~37%的硫酸(h2so4)水溶液中時,極板的鉛和硫酸發生化學反應,二價的鉛正離子(pb2+)轉移到電解液中,在負極板上留下兩個電子(2e-)。由於正負電荷的引力,鉛正離子聚集在負極板的周圍,而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(pbo2)滲入電解液,其中兩價的氧離子和水化合,使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔pb(oh)4)。氫氧化鉛由4價的鉛正離子(pb4+)和4個氫氧根〔4(oh)-〕組成。4價的鉛正離子(pb4+)留在正極板上,使正極板帶正電。由於負極板帶負電,因而兩極板間就產生了一定的電位差,這就是電池的電動勢。當接通外電路,電流即由正極流向負極。在放電過程中,負極板上的電子不斷經外電路流向正極板,這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子(h+)和硫酸根負離子(so42-),在離子電場力作用下,兩種離子分別向正負極移動,硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛(pbso4)。在正極板上,由於電子自外電路流入,而與4價的鉛正離子(pb4+)化合成2價的鉛正離子(pb2+),並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。
鉛酸蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極,填滿二氧化鉛的鉛板作正極,並用1.28%的稀硫酸作電解質。在充電時,電能轉化為化學能,放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時,金屬鉛是負極,發生氧化反應,被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發生還原反應,被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時,兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源後,它又恢復到放電前的狀態,組成化學電池。鉛蓄電池是能反復充電、放電的電池,叫做二次電池。它的電壓是2v,通常把三個鉛蓄電池串聯起來使用,電壓是6v。汽車上用的是6個[2]鉛蓄電池串聯成12v的電池組。鉛蓄電池在使用一段時間後要補充蒸餾水,使電解質保持含有22~28%的稀硫酸。
放電時,正極反應為:pbo2
+
4h+
+
so42-
+
2e-
=
pbso4
+
2h2o
負極反應:
pb
+
so42-
-
2e-
=
pbso4
總反應:
pbo2
+
pb
+
2h2so4
===
2pbso4
+
2h2o
(向右反應是放電,向左反應是充電)
⑶ 為什麼氣溫下降,鉛酸電池的容量會下降
針對於你的問題其實很簡單,因為溫度低了,電池內化學反應的有利條件就降低了,電池當然就不好用了。下面是鉛酸電池的詳細介紹,有興趣的話,你可以研究一下。
鉛酸蓄電池因其價格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和適於大電流放電等特點,目前已成為世界上產量最大、用途最廣泛的蓄電池品種。
鉛酸蓄電池經過一百多年的發展,技術不斷更新,現已被廣泛應用於汽車、通信、電力、鐵路、電動車等各個領域。以產品的結構形式分類,可以分為開口式、富液免維護式、玻璃絲棉隔板吸附式閥控密封型(AGM)、閥控膠體型(GEL)等幾大類產品。
國內小型電動車上用的鉛酸蓄電池主要是AGM吸附式和膠體兩類閥控密封型蓄電池產品,目前AGM吸附式蓄電池在市場上佔主導地位。膠體蓄電池因生產難度大、技術水平高、國內膠體材料不穩定、生產成本高等原因,國內只有少數幾家蓄電池廠在生產,而且用戶反映產品質量並沒有明顯的提高。
據國外權威蓄電池研究機構報道,膠體動力型蓄電池綜合技術指標和壽命明顯優於普通的AGM吸附式蓄電池,膠體蓄電池是動力型鉛酸蓄電池的發展方向。
根據熱力學原理,鉛酸蓄電池的電動勢是2V,同樣額定電壓也是2V,所以我們日常見到的鉛酸蓄電池產品的電壓都是2V的倍數。我們常用的6V和12V電池分別是由3個和6個內部串聯的2V蓄電池單元組成的。像我們日常見到的其他種類電池一樣,鉛酸蓄電池的每個單元也分正極和負極。
鉛酸蓄電池的正極是以結晶細密、疏鬆多孔的二氧化鉛作為儲存電能的物質,正常為紅褐色,負極是以海綿狀的金屬鉛作為儲存電能的物質,正常為灰色。正極和負極儲存電能的物質統稱為活性物質。鉛酸蓄電池用純凈的稀硫酸作為電解液,比重一般在1.2~1.3g/ml之間,電解液的主要作用是參加極板上的化學反應、導通離子和降低電池反應時的溫度。蓄電池的正極和負極之間由隔板隔開,吸附式密封蓄電池的隔板是由超細玻璃絲綿製作的,這種隔板可以把電解液吸附在隔板內,吸附式密封蓄電池的名稱也是由此而來。膠體蓄電池的隔板種類比較多,而且很多廠家還使用多種材料復合的隔板。
在蓄電池充、放電時,正極、負極活性物質和電解液同時參加化學反應。鉛酸蓄電池充、放電化學反應的原理方程式如下:
正極:PbO2 + 2e + HSO4- + 3H+ == PbSO4 + 2H2O
負極:Pb + HSO4- == PbSO4 + H+ + 2e
總反應:PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O
從以上的化學反應方程式中可以看出,鉛酸蓄電池在放電時,正極的活性物質二氧化鉛和負極的活性物質金屬鉛都與硫酸電解液反應,生成硫酸鉛,在電化學上把這種反應叫做「雙硫酸鹽化反應」。
在蓄電池剛放電結束時,正、負極活性物質轉化成的硫酸鉛是一種結構疏鬆、晶體細密的結晶物,活性程度非常高。在蓄電池充電過程中,正、負極疏鬆細密的硫酸鉛,在外界充電電流的作用下會重新變成二氧化鉛和金屬鉛,蓄電池就又處於充足電的狀態。正是這種可逆轉的電化學反應,使蓄電池實現了儲存電能和釋放電能的功能。
人們在日常使用中,通常使用蓄電池的放電功能,把充電階段作為對蓄電池的維護工作。鉛酸蓄電池在充足電的情況下可以長時間保持電池內化學物質的活性,而在蓄電池放出電以後,如果不及時充足電,電池內的活性物質很快就會失去活性,使蓄電池內部產生不可逆轉的化學反應。所以無論是電動車電池還是其他用途的鉛酸蓄電池,一般生產廠家都會要求使用者對蓄電池一定要充足電再保存,而且在保存期間也要時常拿出來充電才行,這樣的話,不易損壞。
⑷ 鉛酸蓄電池的電壓為什麼是2.1V
2V是蓄電池的標稱電壓,實際蓄電池的電動勢與蓄電池正負極板材料電極電位,電解液密度等有關.
充足電的鉛酸蓄電池正極是PbO2,負極是Pb,電解液是H2SO4稀硫酸溶液.由於兩種不同物質在電解液中表現出得失電子的能力不同,於是就有電子就從一種物質轉移到另一種物質的趨勢.這種趨勢就是電池的電動勢,其計量單位為伏特V.電池的電動勢可粗略地理解為電池的開路電壓.這個的數值只與物質的某些物理性質和化學性質有關,而與物質的數量多少、幾何形狀等無關.所以只要是鉛酸蓄電池,其電動勢(開路電壓)都為2V左右,我們就稱這個電池的標稱電壓為2V.
對於鉛酸蓄電池,在常用范圍內,其端電壓可以用以下經驗公式表述:
U=0.85+d
其中.U:蓄電池的開路電壓,單位是V;d:電解液密度,單位g/cm3
⑸ 原電池的電勢是如何產生的
M極二氧化鉛和稀硫酸溶液反應失去電子,電子進入溶液,剩下二氧化鉛棒帶正電,帶正電的二氧化鉛棒又將電子吸附在它附近,形成電偶層,阻止電子進入溶液,且有少量電子會返回二氧化鉛棒。
當電子聚集到一定程度,二氧化鉛棒與溶液形成動態平衡,在二氧化鉛棒和溶液間形成二氧化鉛到溶液(A指向B)的穩定電場E1,同樣,鉛棒處,鉛和硫酸反應生成二價鉛離子(帶正電),鉛棒帶負電,形成溶液間指向鉛棒(C指向D)的穩定電場E2。
這樣就造成了二氧化鉛棒和鉛棒之間的電勢差,形成電源的電動勢,二氧化鉛棒為電源正極,鉛棒為電源負極。此時電路斷開,電流為0,電場主要存在於導體棒與導體棒附近的溶液之間,即存在於AB與CD之間,BC之間距離相對較遠,他們之間電場很弱,所以此時UCB幾乎為0,如下圖所示:
原電池反應區別
原電池反應屬於放熱的反應,一般是氧化還原反應,但區別於一般的氧化還原反應的是,電子轉移不是通過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的。
而是還原劑在負極上失電子發生氧化反應,電子通過外電路輸送到正極上,氧化劑在正極上得電子發生還原反應,從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉移。
兩極之間溶液中離子的定向移動和外部導線中電子的定向移動構成了閉合迴路,使兩個電極反應不斷進行,發生有序的電子轉移過程,產生電流,實現化學能向電能的轉化。
⑹ 高中電化學方程式大全
高考電化學方程式匯總 一次電池 1、伏打電池:(負極—Zn、正極—Cu、電解液—H2SO4) 負極: Zn–2e-==Zn2+ (氧化反應) 正極: 2H++2e-==H2↑ (還原反應) 離子方程式 Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、鐵碳電池:(負極—Fe、正極—C、電解液H2CO3 弱酸性) 負極: Fe–2e-==Fe2+ (氧化反應) 正極:2H++2e-==H2↑ (還原反應) 離子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ (析氫腐蝕) 3、鐵碳電池:(負極—Fe、正極—C、電解液 中性或鹼性) 負極: 2Fe–4e-==2Fe2+ (氧化反應) 正極:O2+2H2O+4e-==4OH (還原反應) 化學方程式 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 (吸氧腐蝕) 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (鐵銹的生成過程) 4.鋁鎳電池:(負極—Al、正極—Ni 電解液 NaCl溶液、O2) 負極: 4Al–12e-==4Al3+ (氧化反應) 正極:3O2+6H2O+12e-==12OH(還原反應) 化學方程式 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋燈標電池) 5、普通鋅錳干電池:(負極—Zn、正極—C 、電解液NH4Cl、MnO2的糊狀物) 負極:Zn–2e-==Zn2+ (氧化反應) 正極:2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (還原反應) 化學方程式 Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑ 6、鹼性鋅錳干電池:(負極—Zn、正極—C、 電解液KOH 、MnO2的糊狀物) 負極: Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 (氧化反應) 正極:2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnOOH +2 OH- (還原反應) 化學方程式 Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnOOH 7、銀鋅電池:(負極—Zn、正極--Ag2O、電解液NaOH ) 負極 :Zn+2OH––2e-== Zn(OH)2 (氧化反應) 正極 :Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2 OH- (還原反應) 化學方程式 Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag 8、鋁–空氣–海水(負極--鋁、正極--石墨、鉑網等能導電的惰性材料、電解液--海水) 負極 :4Al-12e-==4Al3+ (氧化反應) 正極 :3O2+6H2O+12e-==12OH- (還原反應) 總反應式為: 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 (鉑網增大與氧氣的接觸面) 9、鎂---鋁電池 (負極--Al、正極--Mg 電解液KOH) 負極(Al): 2Al + 8 OH–- 6e- = 2AlO2– +4H2O (氧化反應) 正極(Mg): 6H2O + 6e- = 3H2↑+6OH– (還原反應) 化學方程式: 2Al + 2OH– + 2H2O = 2AlO2– + 3H2 二次電池(又叫蓄電池或充電電池) 1、鉛蓄電池:(負極—Pb 正極—PbO2 電解液— 濃硫酸) 放電時 負極: Pb-2e-+SO42- =PbSO4 (氧化反應) 正極: PbO2+2e-+4H++SO42- =PbSO4+2H2O (還原反應) 充電時 陰極: PbSO4 + 2H+ + 2e-== Pb+H2SO4 (還原反應) 陽極: PbSO4 + 2H2O - 2e-== PbO2 + H2SO4 + 2H+ (氧化反應) 總化學方程式 Pb+PbO2 + 2H2SO
4充電 放電2PbSO4+2H2O 2.鎳--鎘電池(負極--Cd 、正極—NiOOH、電解質溶液為KOH溶液) 放電時 負極: Cd -2e—+ 2 OH– == Cd(OH)2 (氧化反應) 正極: 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH– (還原反應) 充電時 陰極: Cd(OH)2 + 2e—== Cd + 2 OH– (還原反應) 陽極:2 Ni(OH)2 -2e—+ 2 OH– == 2NiOOH + 2H2O (氧化反應) 總化學方程式 Cd + 2NiOOH + 2H2O 充電 放電Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
5、氫--鎳電池:(負極-LaNi5儲氫合金、正極—NiOOH、電解質KOH+LiOH) 放電時 負極: LaNi5H 6-6e—+ 6OH– == LaNi5 + 6H2O (氧化反應) 正極: 6NiOOH +6e—+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH– (還原反應) 充電時 陰極: LaNi5 +6e—+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH– (還原反應) 陽極: 6 Ni(OH)2 -6e—+ 6OH– == 6NiOOH + 6H2O (氧化反應) 總化學方程式 LaNi5H 6
+ 6NiOOH 充電 放電LaNi5 + 6Ni(OH)2 6、高鐵電池:(負極—Zn、正極---石墨、電解質為浸濕固態鹼性物質) 放電時 負極:3Zn -6e- + 6 OH– == 3 Zn(OH)2 (氧化反應) 正極:2FeO42— +6e-+ 8H2O ==2 Fe (OH)3 + 10OH– (還原反應) 充電時 陰極:3Zn(OH)2 +6e-==3Zn + 6 OH– (還原反應) 陽極:2Fe(OH)3 -6e-+ 10OH–==2FeO42— + 8H2O (氧化反應) 總化學方程式 3Zn + 2K2FeO4 + 8H2
O 充電 放電3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH 燃料電池 一、氫氧燃料電池 氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑(Pt)或石墨做電極材料,負極通入H2,正極通入 O2 總反應為:2H2 + O2 === 2H2O 1、電解質是KOH溶液(鹼性電解質) 負極:H2–2e- + 2OH— == 2H2O (氧化反應) 正極:O2+ H2O+4e- == OH— (還原反應) 總反應方程式 2H2 + O2 == 2H2O 2、電解質是H2SO4溶液(酸性電解質) 負極:H2–2e- == 2H+ (氧化反應) 正極:O2+ 4H+ + 4e- == 2H2O (還原反應) 總反應方程式 2H2 + O2 == 2H2O 3、電解質是NaCl溶液(中性電解質) 負極:H2– 2e- == 2H+ 正極:O2 + H2O + 4e- == 4OH— 總反應方程式 2H2 + O2 == 2H2O 二、甲醇燃料電池 1.鹼性電解質(鉑為兩極、電解液KOH溶液) 正極:3O2 + 12e- + 6H20=== 12OH- 負極:2CH3OH–12e- +16OH— == 2CO32- +12H2O 總反應方程式 2CH3OH +3O2 + 4KOH == 2K2CO3 +6H2O 2. 酸性電解質(鉑為兩極、電解液H2SO4溶液) 正極:3O2 + 12e-- + 12H+ == 6H2O 負極:2CH3OH –12e- +2H2O==12H+ +2CO2 總反應式 2CH3OH + 3O2 === 2CO2 + 4H2O 三、CO燃料電池 (總反應方程式均為:2CO + O2 = 2CO2) 1、熔融鹽(鉑為兩極、Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽作電解質) 正極: O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32-- 負極: 2CO+2CO32- – 4e- ==4CO2 2、酸性電解質(鉑為兩極、電解液H2SO4溶液) 正極: O2 + 4e-- + 4H+ == 2H2O 負極: 2CO – 4e- + 2H2O == 2CO2 +4H+ 四、肼燃料電池(鉑為兩極、電解液KOH溶液) 正極: O2 + 2H2O + 4e- == 4OH— 負極:N2H4 +4OH—-4e- == N2+4H2O 總反應方程式 N2H4 + O2==N2 +2H2O 五、甲烷燃料電池 1.鹼性電解質(鉑為兩極、電解液KOH溶液) 正極: 2O2 + 2H2O + 8e- == 8OH— 負極: CH4 +10OH—-8e- == CO32- +7H2O 總反應方程式 CH4 +2KOH+ 2O2 == K2CO3 + 3H2O 2、酸性電解質(鉑為兩極、電解液H2SO4溶液) 正極: 2O2 + 8e- + 8H+ == 4H2O 負極: CH4 -8e- + 2H2O == 8H+ + CO2 總反應方程式 CH4 +2O2 == CO2 + 2H2O
六、丙烷燃料電池(鉑為兩極、正極通入O2和CO2、負極通入丙烷、電解液有三種) 1、電解質是熔融碳酸鹽(K2CO3或Na2CO3) 正極 : 5O2 + 20e- + 10CO2 == 10CO32- (還原反應) 負極 : C3H8 -- 20e-+ 10CO32- == 3CO2 + 4H2O (氧化反應) 總反應方程式 C3H8 + 5O2 === 3CO2 + 4H2O 2、酸性電解質 (電解液H2SO4溶液) 正極 : 5O2 + 20e- + 26H+ == 10H2O (還原反應) 負極 : C3H8 -- 20e- + 6H2O == 3CO2 + 20 H+ (氧化反應) 總反應方程式 C3H8 + 5O2 === 3CO2 + 4H2O 3、鹼性電解質(鉑為兩極、電解液KOH溶液) 正極 : 5O2 + 20e- + 10H2O == 20OH— (還原反應) 負極 : C3H8 -- 20e-+ 26 OH— == 3CO32- + 17H2O (氧化反應) 總反應方程式 C3H8 + 5O2 +6KOH === 3 K2CO3 + 7H2O 七、乙烷燃料電池 (鉑為兩極、電解液KOH溶液) 正極 : 7O2 + 28e- + 14H2O == 28OH— (還原反應) 負極 : 2C2H6 -- 28e-+ 36 OH— == 4CO32- + 24H2O (氧化反應) 總反應方程式 2C2H6 + 7O2 + 8KOH === 4K2CO3 + 10H2O 電解池反應 1、惰性電極條件下電解 2NaCl+2H2
O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2Cl- +2H2
O 2OH- +H2↑+Cl2↑ (-)2H++2e-==H2↑ (+)2Cl --2e-==Cl2↑ 2CuSO4+2H2
O2Cu↓+O2↑+2H2SO4 2Cu2++2H2
O 2Cu↓+O2↑+4H+ (-)2Cu2+ + 4e-==2Cu↓ (+)4OH- -4e-==O2↑+2H2O CuCl2
Cu+Cl2↑ Cu2+ +2Cl-
Cu↓+Cl2↑ (-)Cu2++2e-==Cu↓ (+)2Cl- -2e-==Cl2↑ 2H2
O2H2↑+O2↑ (-) 4H+ +4e-==2H2↑ (+)4OH- -4e-==O2↑+2H2O 2、電鍍:鍍件作陰極,被鍍金屬作陽極,被鍍金屬的含氧酸鹽作電解質溶液 鍍銅:CuSO4電鍍液 鍍件(-) Cu2++2e-==Cu↓ 純銅(+) Cu–2e-==Cu2+ 鍍鋅:ZnSO4電鍍液 鍍件(-) Zn2++2e-==Zn↓ 純鋅(+) Zn–2e-==Zn2+ 鍍銀:AgNO3電鍍液 鍍件(-) Ag++e-==Ag↓ 純銀(+) Ag–e-==Ag+ 鍍鎳:NiSO4電鍍液 鍍件(-) Ni2++2e-==Ni↓ 純鎳(+) Ni–2e-==Ni2+ 3、熔融狀態下的電解 2NaCl(熔融
)2Na+Cl2↑ 2Na+ +2Cl-(熔融
) 2Na+Cl2↑ (-)2Na++2e-==2Na (+)2Cl--4e-==Cl2↑ 2Al2O3(熔融
) 4Al+2O2↑ 4Al3+ +6O
2- 4Al+3O2↑ (-)4Al3+ +12e– ==4Al (+)6O2- -12e-==3O2↑
⑺ 電池內的電解質是什麼
要看是什麼電池的
鉛酸蓄電池的話是硫酸
鹼性電池的話是氫氧化鉀
⑻ 求鉛酸蓄電池的起源和綜述
主要說明起源和發展,反映機理和製作方式樓上已經說了,不再重復。希望對你有所幫助。
蓄電池是1859年由普蘭特(Plante)發明的,至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自發明後,在化學電源中一直佔有絕對優勢。這是因為其價格低廉、原材料易於獲得,使用上有充分的可靠性,適用於大電流放電及廣泛的環境溫度范圍等優點。
到20世紀初,鉛酸蓄電池歷經了許多重大的改進,提高了能量密度、循環壽命、高倍率放電等性能。然而,開口式鉛酸蓄電池有兩個主要缺點:①充電末期水會分解為氫,氧氣體析出,需經常加酸、加水,維護工作繁重;②氣體溢出時攜帶酸霧,腐蝕周圍設備,並污染環境,限制了電池的應用。近二十年來,為了解決以上的兩個問題,世界各國競相開發密封鉛酸蓄電池,希望實現電池的密封,獲得干凈的綠色能源。
1912年ThomasEdison發表專利,提出在單體電池的上部空間使用鉑絲,在有電流通過時,鉑被加熱,成為氫、氧化合的催化劑,使析出的H2與O2重新化合,返回電解液中。但該專利未能付諸實現:①鉑催化劑很快失效;②氣體不是按氫2氧1的化學計量數析出,電池內部仍有氣體發生;③存在爆炸的危險。
60年代,美國Gates公司發明鉛鈣合金,引起了密封鉛酸蓄電池開發熱,世界各大電池公司投入大量人力物力進行開發。
1969年,美國登月計劃實施,密封閥控鉛酸蓄電池和鎘鎳電池被列入月球車用動力電源,最後鎘鎳電池被採用,但密封鉛酸蓄電池技術從此得到發展。
1969-1970年,美國EC公司製造了大約350,000隻小型密封鉛酸蓄電池,該電池採用玻璃纖維棉隔板,貧液式系統,這是最早的商業用閥控式鉛酸蓄電池,但當時尚未認識到其氧再化合原理。
1975年,GatesRutter公司在經過許多年努力並付出高昂代價的情況下,獲得了一項D型密封鉛酸干電池的發明專利,成為今天VRLA的電池原型。
1979年,GNB公司在購買Gates公司的專利後,又發明了MFX正板柵專利合金,開始大規模宣傳並生產大容量吸液式密封免維護鉛酸蓄電池。
1984年,VRLA電池在美國和歐洲得到小范圍應用。
1987年,隨著電信業的飛速發展,VRLA電池在電信部門得到迅速推廣使用。
1991年,英國電信部門對正在使用的VRLA電池進行了檢查和測試,發現VRLA電池並不象廠商宣傳的那樣,電池出現了熱失控、燃燒和早期容量失效等現象,這引起了電池工業界的廣泛討論,並對VRLA電池的發展前途、容量監測技術、熱失控和可靠性表示了疑問,此時,VRLA電池市場佔有率還不到富液式電池的50%,原來提到的「密封免推護鉛酸電池」名稱正式被「VRLA電池」取代,原因是VRLA電池是一種還需要管理的電池,採用「免維護」容易引起誤解。
1992年,針對1991年提出的問題,電池專家和生產廠家的技術員紛紛發表文章提出對策和看法,其中DrDaridFeder提出利用測電導的方法對VRLA電池進行監測。I.c.Bearinger從技術方面評述VRLA電池的先進性。這些文章對VRLA電池的發展和推廣應用起了很大的促進作用。
1992年,世界上VRLA電池用量在歐洲和美洲都大幅度增加,在亞洲國家電信部門提倡全部採用VRLA電池;1996年VRLA電池基本取代傳統的富液式電池,VRLA電池已經得到了廣大用戶的認可。
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閥控式鉛酸蓄電池的定義
閥控式鉛酸蓄電池的英文名稱為Valve Regulated Lead
Battery(簡稱VRLA電池),其基本特點是使用期間不用加酸加水維護,電池為密封結構,不會漏酸,也不會排酸霧,電池蓋子上設有單向排氣閥(也叫安全閥),該閥的作用是當電池內部氣體量超過一定值(通常用氣壓值表示),即當電池內部氣壓升高到一定值時,排氣閥自動打開,排出氣體,然後自動關閥,防止空氣進入電池內部。
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閥控式鉛酸蓄電池的分類
閥控式鉛酸蓄電池分為AGM和GEL(膠體)電池兩種,AGM採用吸附式玻璃纖維棉(Absorbed Glass
Mat)作隔膜,電解液吸附在極板和隔膜中,貧電液設計,電池內無流動的電解液,電池可以立放工作,也可以卧放工作;膠體(GEL)SiO2作凝固劑,電解液吸附在極板和膠體內,一般立放工作。目前文獻和會議討論的VRLA電池除非特別指明,皆指AGM電池。
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閥控式鉛酸蓄電池的基本原理
· 閥控式鉛酸蓄電池的電化學反應原理
閥控式鉛酸蓄電池的電化學反應原理就是充電時將電能轉化為化學能在電池內儲存起來,放電時將化學能轉化為電能供給外系統。其充電和放電過程是通過電化學反應完成的,電化學反應式如下:
從上面反應式可看出,充電過程中存在水分解反應,當正極充電到70%時,開始析出氧氣,負極充電到90%時開始析出氫氣,由於氫氧氣的析出,如果反應產生的氣體不能重新復合得用,電池就會失水乾涸;對於早期的傳統式鉛酸蓄電池,由於氫氧氣的析出及從電池內部逸出,不能進行氣體的再復合,是需經常加酸加水維護的重要原因;而閥控式鉛酸蓄電池能在電池內部對氧氣再復合利用,同時抑制氫氣的析出,克服了傳統式鉛酸蓄電池的主要缺點。
· 閥控式鉛酸蓄電池的氧循環原理
閥控式鉛酸蓄電池採用負極活性物質過量設計,AG或GEL電解液吸附系統,正極在充電後期產生的氧氣通過AGM或GEL空隙擴散到負極,與負極海綿狀鉛發生反應變成水,使負極處於去極化狀態或充電不足狀態,達不到析氫過電位,所以負極不會由於充電而析出氫氣,電池失水量很小,故使用期間不需加酸加水維護。閥控式鉛酸蓄電池氧循環圖示如下:
可以看出,在閥控式鉛酸蓄電池中,負極起著雙重作用,即在充電末期或過充電時,一方面極板中的海綿狀鉛與正極產生的O2反應而被氧化成一氧化鉛,另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進行還原反應,由硫酸鉛反應成海綿狀鉛。 在電池內部,若要使氧的復合反應能夠進行,必須使氧氣從正極擴散到負極。氧的移動過程越容易,氧循環就越容易建立。 在閥控式蓄電池內部,氧以兩種方式傳輸:一是溶解在電解液中的方式,即通過在液相中的擴散,到達負極表面;二是以氣相的形式擴散到負極表面。傳統富液式電池中,氧的傳輸只能依賴於氧在正極區H2S04溶液中溶解,然後依靠在液相中擴散到負極。 如果氧呈氣相在電極間直接通過開放的通道移動,那麼氧的遷移速率就比單靠液相中擴散大得多。充電末期正極析出氧氣,在正極附近有輕微的過壓,而負極化合了氧,產生一輕微的真空,於是正、負間的壓差將推動氣相氧經過電極間的氣體通道向負極移動。閥控式鉛蓄電池的設計提供了這種通道,從而使閥控式電池在浮充所要求的電壓范圍下工作,而不損失水。 對於氧循環反應效率,AGM電池具有良好的密封反應效率,在貧液狀態下氧復合效率可達99%以上;膠體電池氧再復合效率相對小些,在乾裂狀態下,可達70-90%;富液式電池幾乎不建立氧再化合反應,其密封反應效率幾乎為零。返回頁首
閥控式鉛酸蓄電池的性能參數
· 開路電壓與工作電壓
1.1開路電壓
電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等於電池的正極的電極電勢與負極電極電勢之差。
1.2工作電壓
工作電壓指電池接通負載後在放電過程中顯示的電壓,又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。
電池在接通負載後,由於歐姆電阻和極化過電位的存在,電池的工作電壓低於開路電壓。
2 容量
電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量,以符號C表示。常用的單位為安培小時,簡稱安時(Ah)或毫安時(mAh)。電池的容量可以分為理論容量,額定容量,實際容量。
理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池,常用比容量的概念,即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量,單位為Ah/1或Ah/kg。
實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等於放電電流與放電時間的乘積,單位為Ah,其值小於理論容量。
額定容量也叫保證容量,是按國家或有關部門頒布的標准,保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。
3 內阻
電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻,極化內阻又包括電化學極化與濃差極化。內阻的存在,使電池放電時的端電壓低於電池電動勢和開路電壓,充電時端電壓高於電動勢和開路電壓。電池的內阻不是常數,在充放電過程中隨時間不斷變化,因為活性物質的組成、電解液濃度和不斷地改變。
歐姆電阻遵守歐姆定律;極化電阻隨電流密度增加而增大,但不是線性關系,常隨電流密度和溫度都在不斷地改變。
4 能量
電池的能量是指在一定放電制度下,蓄電池所能給出的電能,通常用瓦時(Wh)表示。
電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢(E)的乘積表示,即
W理=C理E
電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓U平的乘積,即
W實=C實U平
常用比能量來比較不同的電池系統。比能量是指電池單位質量或單位體積所能輸出的電能,單位分別是Wh/kg或Wh/l。
比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指lkg電池反應物質完全放電時理論上所能輸出的能量。實際比能量為lkg電池反應物質所能輸出的實際能量。
由於各種因素的影響,電池的實際比能量遠小於理論比能量。實際比能量和理論比能量的關系可表示如下:
W實:W理·KV·KR·Km
式中Kv-電壓效率; KR-反應效率; Km—質量效率。
電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。電池放電時,由於電化學極化、濃差極化和歐姆壓降,工作電壓小於電動勢。
反應交通用性表示活性物質的利用率。
電池的比能量是綜合性指標,它反映了電池的質量水平,也表明生產廠家的技術和管理水平。
5 功率與比功率
電池的功率是指電池在一定放電制度下,於單位時間內所給出能量的大小,單位為W(瓦)或kW(千瓦)。單位質量電池所能給出的功率稱為比功率,單位為W/kg或kW/kg。比功率也是電池重要的性能指標之一。一個電池比功率大,表示它可以承受大電流放電。
蓄電池的比能量和比功率性能是電池選型時的重要參數。因為電池要與用電的儀器、儀表、電動機器等互相配套,為了滿足要求,首先要根據用電設備要求功率大小來選擇電池類型。當然,最終確定選用電池的類型還要考慮質量、體積,比能量、使用的溫度范圍和價格等因素。
5.6電池的使用壽命
在規定條件下,某電池的有效壽命期限稱為該電池的使用壽命。蓄電池發生內部短路或損壞而不能使用,以及容量達不到規范要求時蓄電池使用失效,這時電池的使用壽命終止。蓄電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指蓄電池可供使用的時間,包括蓄電池的存放時間。使用周期是指蓄電池可供重復使用的次數。
⑼ 電池裡化學反應
第一個是都是氧化反應,鋅和高價碳被氧化失去電子 失去的電子定向移動形成電流
實際上:CH4+2O2=點燃=CO2+2H2O要設計成電池是很難的 電子在空氣或真空中移動是很難的
所以第二個不要寫乙醇燃燒
第二個寫Li+MnO2=LiMnO2
鋰是鹼金屬,是很活潑的 很容易失去電子被高價錳氧化
⑽ 二氧化鉛具有強氧化性的原因是什麼
高鐵酸鉀強,無論從電機電勢還是從客觀的化學反應!
高鐵酸鉀遇到稀硫酸,立刻分解產生o2,
而二氧化鉛遇到稀硫酸,則不會分解!
e(feo4
2-/fe3+)==2.2v
e(pbo2/pb2+)==1.458v
以上參考了大連理工大學無機化學和三校無機化學課本!
氯氣溶於酒精呈淺黃綠色!