最近,我在研究固态电池,想找一些基础性的知识,但是都不太容易懂,我就找了很多资料,自己写了一个,希望对大家研究电池有帮助。
1.伏打电池:电池出现的源头有点意思,我们来看看。意大利的生物学家伽伐尼的妻子因健康原因要经常吃蛙腿。1780年的一天,伽伐尼把青蛙剥皮后,放在靠近起电机旁的桌子上。当他妻子偶然拿起电机旁的外科手术刀时,刀尖触及到了蛙腿外露的小腿神经,蛙腿抽动起来,好像活的一样;后者利用锌线和铜线连接青蛙腿发现了青蛙腿会抽动,因而提出了“生物电”的概念。他们的好朋友伏打说,你放屁!这是金属带来的电流。
学霸就是学霸,为了验证这个现象,做了很多实验,然后制造出了著名的伏打电堆,这个由锌片和铜片组合而成中间夹着盐水浸湿的硬纸板,被认为是现代电池的雏形。我们可以看到,基本上现在的电池也没有脱离这个雏形,阴级(锌)、阳级(铜)、隔膜(绝缘的纸板)和电解质(盐水)。后来经过改进以后,用了硫酸。
1)伏打电池的化学反应式如下:锌:Zn→Zn+ 2e 硫酸:2H+ 2e→H
2)基本的原理,当锌和铜连接的时候,活性相对较高的锌分离出2个电子和锌离子,由于不同金属之间存在电势差,电子通过外部电路就跑到铜那边去了,硫酸中的氢离子从铜获得2个电子,形成氢气。
3)那我们要问了,能量是守恒的,电的能量来自哪里呢?就是这个化学反应所产生的能量。但是这个方法并不安全,因为硫酸是高腐蚀性的,裸露在外面并不安全。而且,氢气附着在铜电极表面不会被释放,形成了金属和电解质溶液之间的屏障,硫酸中的氢离子捕获铜级电子的能力下降,电池效率会越来越低。
2.丹尼尔电池:1836年,英国科学家丹尼尔为了解决电池产生气泡的问题,发明了丹尼尔电池。他把电池改为硫酸铜和硫酸锌
溶液,解决了气泡的问题。
1)当两个金属连接时,阴级锌还是通过氧化反应分离为锌离子和2个电子,由于电势差通过电线跑到铜这边,如果中间接了个
电灯,电灯就亮了。
2)溶液中的铜离子捕捉到了铜这边就跑来的电子,被还原成铜原子,这就完成了一个循环,但是铜级会变重。
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