03 化学电池

化学电池

1. 概念：化学电池是根据原电池原理，将化学能转变成电能的装置。
2. 分类：可分为一次电池、二次电池和燃料电池

(1) 一次电池：

放电后不能再充电使其复原的电池（内部氧化还原反应无法逆向进行）

(2) 二次电池：

又称为充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，可以多次重复使用

(3) 燃料电池：

利用燃料和氧化剂之间发生氧化还原反应，能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池，如氢氧燃料电池、甲醇燃料电池。

一次电池－锌锰干电池

• 锌筒失去电子，电子转移到 $Mn{O}_2$ 上。$Mn{O}_2$ 作为氧化剂。

二次电池－铅酸蓄电池

二次电池又称充电电池或蓄电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使生成物恢复原状，如此充、放电可循环进行。这类电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池。

电极反应式：

放电（负极）：$\mathrm{Pb}-2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{2-}\stackrel{}{=}\mathrm{PbSO}{\phantom{A}}_4$

放电（正极）：$\mathrm{PbO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{2-}+4\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}\stackrel{}{=}\mathrm{PbSO}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

总方程式：$\mathrm{Pb}+\mathrm{PbO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4\underset{\mathrm{充}\mathrm{电}}{\stackrel{\mathrm{放}\mathrm{电}}{\stackrel{⟶}{⟵}}}2\mathrm{PbSO}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

我们可以观察到，放电过程中，$\mathrm{Pb}⟶\mathrm{PbSO}{\phantom{A}}_4,\mathrm{PbO}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{PbSO}{\phantom{A}}_4$，正极、负极的质量都上升；而电解液 $H_{2}S{O}_4$ 的质量在下降。所以可以根据 $H_{2}S{O}_4$ 的浓度来确定是否该充电了。

硫酸铅 $PbS{O}_4$ 的溶解性

溶解性：难溶于水，溶于铵盐，微溶于热水、浓硫酸，不溶于酸

燃料电池－氢氧燃料电池

燃料电池是一种将燃料 (如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。