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干电池的内部结构及工作原理

2019-09-02

生活中,我们会经常看到这些现象,金属生锈,苹果变色,为什么会这样?其实这是因为她们在空气中自发的发生了氧化还原反应,那么我们平时用的干电池的原理也是利用氧化还原反应,将化学能转化成电能。

普通干电池大都是锌锰电池,中间是碳棒,外包石墨和二氧化锰的混合物,再外是一层纤维网。网上涂有很厚的电解质糊,其构成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐剂。Z外层是金属锌皮做的筒,活泼金属锌做负极材料,不活泼金属碳做正极材料。氯化氨溶液做电解质,当外电路断开时,两极之间虽然有电位差(开路电压),但没有电流,存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时,在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。反应过程中。负极锌失去电子被氧化发生氧化反应,电子沿导线流向正极,正极上电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应,外电路为电子导电,电解质溶液中为离子导电。 

同时我们也可以看到在电池内部,由于电解质中不存在自由电子,电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应,以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此,电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时,电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反;电极反应必须是可逆的,才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此,电极反应可逆是构成干电池的必要条件。

在现代生活中,利用干电池原理,人们制作了多种电池,如蓄电池、充电电池以及高能燃料电池,这些干电池广泛应用于农业生产和科学研究技术的发展中,我相信,随着时代的发展和科学技术的不断革新,更多的新型电池将会应运而生,也将会应用于更多的领域。


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