著名的伏打电池

著名的伏打电池

著名的伏打电池

1791年，意大利物理学家伏打（1745～1827，见图10－5）对伽伐尼的发现产生了兴趣，他甚至还在自己身上做实验。1793年，伏打发表实验总结论文，认为伽伐尼电是一种物理电现象，蛙腿本身不放电，实际上只起电流指示计作用。

1800年3月20日，伏打宣布了重要发明，这就是著名的“伏打电池”。这是一种比较原始的电池，是由很多银锌电池连接而成的电池组。这是第一个能人为地产生稳定、持续电流的装置。伏打电池在当时引起极大轰动，伏打的成就受到各界普遍赞赏。

图10－5 伏打和伏打电池

1．什么是电池

电池产生的电是直流电，且日常所用电池电压较低，使用比较安全。电池都有两个极：正极和负极。只有两极与用电器连通才是正确的使用方法，如果直接用电线把正、负极相连就会造成短路而损坏电池。

电池使用过程中，负极上进行氧化反应，向外提供电子——放电；正极上进行还原反应，从外电路接受电子。电流经外电路而从正极流向负极，电解质是离子导体，离子在电池内部的正、负极之间定向移动而导电，阳离子流向正极，阴离子流向负极。电池放电的负极为阳极，正极为阴极，在阳极两类导体界面上发生氧化反应，在阴极的两类导体界面上发生还原反应。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质液的离子体系构成的完整放电体系，从而产生电能而对外供电。

充电电池又称蓄电池、二次电池，是可以反复充电使用的电池，如铅酸蓄电池（用于汽车上，俗称电瓶）、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。

充电电池共同的电化学特性是其中的化学反应是可逆反应，可以通过外加电源，让电能转化为化学能，使放电后的电池恢复到原来的状态。注意：如果化学反应是不可逆的，电池就不能充电，否则将造成泄漏、爆炸，干电池就是这样。

2．电池化学原理

构成电池的基本元件有阳极、阴极和电解液，电解液在电池内部提供离子从一个电极到另一个电极的迁移通道。

电极的活性材料可以是气体、液体或固体，电解液可以是液体或固体。在电池工作时所发生的化学反应并不是很复杂，但也包含了很多化学原理和反应过程。下面给出了常用化学电池的化学反应方程式，可以部分地说明化学电池的工作原理。

（1）碱性电池

负极反应　Zn＋2OH^－→－ZnO＋H₂O＋2e^－

正极反应　2MnO₂＋H₂O＋2e^－→Mn₂O₃＋2OH^－

完整反应　Zn＋2MnO₂→ZnO＋Mn₂O₃　1.5V

（2）镍氢电池

负极反应　MH＋OH－M＋H₂O＋e^－　0．83V

正极反应　NiOOH＋H₂O＋e^－Ni（OH）₂＋OH^－　0．49V

完整反应　NiOOH＋MH→Ni（OH）₂＋M　1.32V

（3）镍镉电池

负极反应　Cd＋2OH^－Cd（OH）₂＋2e^－　0．81V

正极反应　NiO₂＋2H₂O＋2e^－Ni（OH）₂＋2OH^－　0．49V

完整反应　Cd＋NiO₂＋2H₂OCd（OH）₂＋Ni（OH）₂　1．30V

（4）镍锌电池

负极反应　Zn＋2OH－Zn（OH）₂＋2e^－　1．24V

正极反应　2NiOOH＋2H₂O＋2e^－2Ni（OH）₂＋2OH^－　0.49V

完整反应　2NiOOH＋Zn＋2H₂O2Ni（OH）₂＋Zn（OH）₂　1．73V

（5）钠硫电池

负极反应　2Na2Na^＋＋2e^－

完整反应　2Na＋3SNa₂S₃　2.08V