化学电池与其他能源相比较有哪些优点

内容要具体

2024-12-02 21:41:30

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回答1：

化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置。化学电池的主要部分是电解质
溶液，和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，
因而获得电能。化学电池放电到一定程度，电能减弱，有的经充电复原又可使
用，这样的电池叫蓄电池，如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原，称为
原电池，如干电池、燃料电池等。
下面介绍化学电池的种类：
1．干电池：普通锌锰干电池的简称，在一般手电筒中使用锌锰干电池，是用
锌皮制成的锌筒作负极兼做容器，中央插一根碳棒作正极，碳棒顶端加一铜帽。
在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包
裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶
端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填
有MnO2作去极化剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象，即作去极剂)，淀粉
糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。
电极反应为：负极 Zn－2 e-＝Zn2+
正极 2 NH4+ ＋2 e-＝2NH3＋H2
H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝[Zn(NH3)4]2+
干电池的总反应式：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2＝Zn(NH3)2Cl2＋Mn2O3＋H2O或 2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝[Zn(NH3)2]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O 正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1.5 V—1.6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。2．铅蓄电池：铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液(密度为1.25—1.28 g / cm3)中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为：负极：Pb＋SO42- －2e- ＝PbSO4↓正极：PbO2＋4H+＋SO42- ＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O 铅蓄电池的电压正常情况下保持2.0 V，当电压下降到1.85 V时，即当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度达1.18 g / cm3时即停止放电，而需要将蓄电池进行充电，其电极反应为：
阳极：PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+＋SO42-
阴极：PbSO4＋2e- ＝Pb＋SO42- 当密度增加至1.28 g / cm3时，
应停止充电。这种电池性能良好，价格低廉，缺点是比较笨重。放电
充电蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4
2PbSO4↓＋2H2O 目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的
电压稳定，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科
研、交通、生产和生活中。 3．银锌蓄电池银锌电池是一种高能
电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。
目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶
液。常见的钮扣电池也是银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负
极盖组成的小圆盒，盒内靠正极盒一端充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料
，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液，溶液两边
用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开。
负极：Zn＋2OH-－2e- ＝Zn(OH)2
正极：Ag2O＋H2O＋2e- ＝2Ag＋2OH-
银锌电池跟铅蓄电池一样，在使用(放电)一段时间后就要充电，充电过程表示
如下：阳极：2Ag＋2OH-－2e- ＝Ag2O＋H2O
阴极：Zn(OH)2＋2e- ＝Zn＋2OH- 放电充电
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag一粒钮扣电池的电压达1.59 V，
安装在电子表里可使用两年之久。4．燃料电池：燃料电池是使燃料与氧化剂反
应直接产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源。它与其它电池不
同，它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从
外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池。因此，燃料电池是名符其实地把
能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池的正
极和负极都用多孔炭和多孔镍、铂、铁等制成。从负极连续通入氢气、煤气、
发生炉煤气、水煤气、甲烷等气体；从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用
碱(如氢氧化钠或氢氧化钾等)把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的
产物相同。燃料电池的特点是能量利用率高，设备轻便，减轻污染，能量转换率
可达70%以上。当前广泛应用于空间技术的一种典型燃料电池就是氢氧燃料电池
，它是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活
化电极，碳电极上嵌有微细分散的铂等金属作催化剂，如铂电极、活性炭电极
等，具有很强的催化活性。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。
电极反应式为：负极 H2 2H
2H＋2OH-－2 e-＝2H2O
正极 O2＋2H2O＋4 e-＝4OH-
电池总反应式为：2H2＋O2＝2H2O
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料)
和氧气(氧化剂)。电极反应式为：负极：CH4＋10OH－－8e- ＝ CO32- ＋7H2O；
正极：4H2O＋2O2＋8e- ＝8OH-。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O目前已研制成功的铝—空气燃
料电池，它的优点是：体积小、能量大、使用方便、不污染环境、耗能少。这种
电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机、照明电源、野营炊具、野外
作业工具等。5．锂电池：锂电池是金属锂作负极，石墨作正极，无机溶剂亚硫
酰氯(SO2Cl2)在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化锂(LiAlCl4)溶解于
亚硫酰氯中组成。它的总反应是锂与亚硫酰氯发生反应，生成氯化锂、亚硫酸锂
和硫。 8Li＋3SO2＋Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S 锂是密度最小的金
属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的
体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长，
能在216.3—344.1K温度范围内工作，使用寿命大大延长。锂电池是一种高能电
池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电
脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。

回答2：

使用普及
可靠性高

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