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酸性鋅錳電�
閱讀�12634�(shí)間:2017-10-28 09:11:58

  酸�鋅錳電池,是法國(guó)科學(xué)家勒蘭社(Leclanche)于1868年發(fā)明的由鋅(Zn)作�(fù)�,二氧化錳(MnO2)為正極,電解質(zhì)溶液采用中性氯化銨(NH4C1�、氧化鋅(ZnC12)的水溶�,面淀粉或漿層紙作隔離層制成的電池稱鋅錳電�,由于其電解�(zhì)溶液通常制成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈�(xiàn)不流�(dòng)狀�(tài),故又稱鋅錳干電�。按使用隔離層區(qū)分為糊式和板式電池兩�,板式又按電解質(zhì)液不同分銨型和鋅型電池紙板電池兩��

�(jiǎn)�

  鋅錳電池可以分為:酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池正極材料中間插入一根碳�,作為引出電流的�(dǎo)體。在正極和負(fù)極之間有一層增�(qiáng)的隔離紙,該紙浸透了含有氯化銨和氯化鋅的電解�(zhì)溶液,金屬鋅的上部被密封。這種電池�19世紀(jì)60年代法國(guó)的勒克蘭謝(Leclanche)發(fā)明的,故又稱為勒克蘭謝電池或炭鋅干電池�

材料

 ?、俣趸i:俗稱錳粉。是正極的活性物�(zhì),直接參加電化學(xué)反應(yīng),是決定電池電荷量的主要材料。根�(jù)其制備方法可以分為天然二氧化�、化�(xué)二氧化錳和電解二氧化錳。其中電解二氧化錳的電化�(xué)活性,化學(xué)二氧化錳次之�
  ②石墨:正極原料之一。有顯晶�(俗稱鱗片狀)和隱晶型(俗稱土狀)兩種。石墨不參加電化�(xué)反應(yīng),有良好的導(dǎo)電�,具有吸附性和粘著性。摻入電芯中可以提高電芯的導(dǎo)電�。它粘著在多孔錳粉的周圍吸收一定量的電液,使電芯保持一定的水分,可充分提高錳粉的利用率�
  ③氯化銨:是鋅錳電池電解液的主要成分。其作用是:�(bǔ)充放電過程中由于正極反應(yīng)減少的H+;在正極中也加入一定量的固體氯化銨,以�(bǔ)充放電時(shí)電解液中氯化銨的減少;增�(qiáng)電解液的�(dǎo)電性�
  ④氯化鋅:用于電解液中。主要作用有:減緩鋅片腐�,保持電解液中的水分,破壞淀粉的鏈狀�(jié)�(gòu),加快電解液的糊化速度,減少正極電芯在放電過程中pH值的提高�
  ⑤鋅:負(fù)極活性物�(zhì),兼作電池的容器和負(fù)極引電體,是決定電池貯存性能的主要材�。在鋅片中含有少量的鎘和�。鎘能增�(qiáng)鋅的�(qiáng)�,鉛能改�(jìn)鋅的延展加工性能。鎘與鉛均能提高氫在鋅電極上的過電位,減少鋅電極的自放電,減緩鋅片的腐蝕和氫氣的釋放。鋅片中若含有Cu、Fe、Ni�,將降低H2在鋅電極上析出的過電�,加速電池在貯存過程中的自放�,因此這些有害雜質(zhì)必須�(yán)格控��

化學(xué)反應(yīng)

  酸性鋅錳電池可表示為:
  Zn|NH4Cl�20%)ZnCl2|MnO2,C�+�
  盡管這種電池的歷史悠�,但�(duì)它的電化�(xué)過程尚未完全了解,通常�(rèn)為放電時(shí),電池中的反�(yīng)如下:正極為陰極,錳由四�(jià)還原為三�(jià)
  2MnO2+2H2O+2e�2MnO(OH)+2OH
  �(fù)極為�(yáng)�,鋅氧化為二�(jià)鋅離子:
  Zn+2NH4Cl--→Zn(NH3)2Cl2+2H+2e
  總的電池反應(yīng)為:
  2MnO2+Zn+2NH4Cl--�2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2
  �(shí)踐經(jīng)�(yàn)表明,該電池的電�-電壓特性和二氧化錳的來源有�(guān),也直接地依賴于錳的氧化�(jià)�(tài)、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2電解液代替NH4Cl,充分說明Zn與Cl配合[ZnCl2],而不必有NH4存在,放電前pH=5,放電后pH上升到pH=7為中性�

原理

  Zn(-)失去電子:Zn�2e→Zn(氧化反�(yīng)�
  C�+)得到電子:2NH4++2e�2NH3+H2(還原反�(yīng)�
  �(shí)際干電池正極周圍還有二氧化錳,它起什么作用呢?在模擬干電池實(shí)�(yàn)中可以看�,電流會(huì)迅速減�,這是由于碳棒上吸附一層氫氣,�(nèi)電阻增加而使反應(yīng)停止的緣�。二氧化錳把正極上產(chǎn)生的H2氧化成水,而本身則被還原為MnO(OH)。顯然沒有二氧化錳的干電池是沒有�(shí)用價(jià)值的�
  另外,產(chǎn)生的NH3被糊狀電解�(zhì)中的Zn吸收為Zn(NH3)2Cl2。因�,干電池工作�(shí),負(fù)極的反應(yīng)材料是鋅,正極是二氧化錳,故而它的學(xué)名叫鋅錳電池,輸出電壓為1.5�。干電池中總反應(yīng)可大體表示為:Zn+2MnO2+2NH4Cl�2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2�

特點(diǎn)

 ?�?)開路電壓為1�55V�1�70V�
 ?�?)原材料豐富,價(jià)格低��
  �3)型�(hào)多樣1�(hào)�5�(hào)�
 ?�?)攜帶方便,適用于間歇式放電�(chǎng)�。缺�(diǎn)是:在使用過程中電壓不斷下降,不能提供穩(wěn)定電�,且放電功率低,比能量小,低溫性能差,在-20℃即不能工作。在高寒地區(qū)只可使用堿性鋅錳干電池�

維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��

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