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电解池十篇

时间：2023-04-10 00:04:40

电解池

电解池篇1

前言

科技设备的发展以及在各个领域的广泛应用，如家电、其他的电器设备越来越多的应用到社会生活中。人们认识到电池在日常的重要作用，所以电池将越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。因此对化学电池技术的了解和应用的研究是非常必要的，具有一定的理论意义和实践意义。

一、化学电池含义

1.化学电池定义

化学电池主要是把化学能转换成电能的供电设备。把电解质溶液放人到电池中，正、负电极和导线是重要构成部分。电池的类型主要是由原电池与蓄电池2个组成。原电池中不同电极间金属的性质存在一定的差异，这种差异使得自由电子开始活动，因此形成了电流。蓄电池和原电池是相对。

在工作功能方面，化学电池有很多的种类，它们的性能有着些许的不同。原电池（一次电池）包含有经常能够见到的锰电池、汞电池、锉电池等等。而蓄电池（二次电池）涵盖铅电池、锂离子电池、其它的电池等等。当今比较受到关注的是、高效能、取之不尽、无污染的太阳能电池。

2.化学电池的种类

化学电池按不同的工作类型可分为：一次电池（原电池）；二次电池（蓄电池）；铅酸蓄电池。其中：一次电池主要包括：糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可涵盖为：镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池。铅酸蓄电池可概括为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。

由于科学技术的不断发展，一些新型化学电池开始出现。比如：氢氧燃料电池、融融盐燃料电池、海水电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池等。

3.化学电池工作原理

化学电池的重要组成部分是电池中的电解质溶液。放入到溶液内的两个电极与导线连在一起，由于两个电极金属的性质的差异，引起了其中的自由电子的定向移动，形成了电流，因此得到了电能。化学电池中由于它放出的电流达到一定量之后，它的电能能量将会降低，由此很多的化学电池能够多次使用。要想对电池进行重复的使用，在它的使用期限内只需要对电池进行多次重复的充电即可。但是有些化学电池式无法充电的，它们就是原电池。一次电池如干电池，二次电池如铅蓄电池等，这两种电池有着不同的特征。

4.化学电池技术的应用对策

从能源的开发利用角度来看，化学电池的开发使用需要一定的技术支撑，这样能够发挥最大的利用潜能。在能源的能量转化过程中，化学电池能够将不同形式的能量进行转换，从这一点可将化学电池看成是一种高效能的能量转换器。例如，根据蓄电池的工作性能，已经实现了电池作为电力汽车的内在驱动力，在将来的化学电池技术研发和利用方面，这将会成为整个汽车行业的发展目标和内在动力。

为了提高能源使用效率，可以通过多种办法将能源转化成电能，在电厂中设置自动存储电能的装置，使供电均衡。加强对电池的低贡化生产，电池生产企业除了要做到对废旧电池的回收利用之外，还应当加强对可充式电池的研发。电池在利用后会变成“废旧电池”，其实废电池并不是真的“废”，经研究发现，在废旧电池中还有许多可以再一次利用的物质。我国的回收技术尚需完善，应善于借鉴和利用国外的处理废旧电池的技术，并发现其潜在的资源化。

二、化学电池技术正确应用

开发能源角度思考化学电池，其应有一定的技术支持，以此将自身的作用发挥出来。在进行能量转换方面时，化学电池可以把不同类型的能量加以转化，应用效率非常高。所以可以看出化学电池可以当做为一种高效能量转化的设备。

1.废旧电池回收的强化

电池在一定的应用之后就会变成废旧电池，如果能够将化学电池内部的有用物质进行回收，将会节约很多资源以及减少一定量的不必要资源浪费。很多西方先进国家管理电池使用和回收方面，制定相应的处理规章制度。将全部使用过的电池回收到电池回收中心，再将他们进一步传送给生产企业，作进一步的再生产，以实现资源的循环使用。在我国，目前对废旧电池的回收力度有些许不足，处理废旧电池方面的方法有待提高，我们应参考其他国家成功案例，挖掘可利用资源。

2.化学电池的高效使用

如果想要⒛茉吹氖褂贸尚Ы行提高，那么就要能够利用不同方法将其转换为电能量，科研工作者应着力于研发新型的存电量大、使用周期长、电量大等类型的电池。相关电池生产厂家在进行废旧电池的回收工作时，应当生产一定量的蓄电池（二次电池）。

三、化学电池技术应用问题

随着社会和科技的发展，化学电池愈加受到不同领域的欢迎。化学电池技术的应用较为广泛，其应用起来安全有保障，多数化学电池技术可以重复应用。因此将为生产生活、科学技术、国防科技建设和人们的日常生活带来便利和积极作用。

1.应用后处理

化学电池中存有很多金属物质，在将他们转换成无毒物质方面比较困难，因为有毒物质含量愈来愈多，而且现代的科技还无法做到将全部废旧电池进行电解。

2.废旧电池丢弃影响

如果废旧电池随意丢弃那将会使土地、水资源受到不同程度的污染，从而影响农作物的生长以及危害人们的健康。很多家禽生物将植物作为饵料，其内部出现很多有毒物质，间接对人们的健康产生危害。

电解池篇2

2.掌握简单电解池的电极反应和电解反应方程式书写。

3.掌握用惰性电极电解电解质溶液的类型

学习重点电解的原理及应用。电解池的电极反应和电解反应方程式书写

学习难点电解池的电极反应和电解反应方程式书写

【课前检测】

1.下列有关电解叙述正确的是（）

A 电解池是把电能转化为化学能的装置

B 电解过程式可逆的

C 电解只能在电解质溶液中进行

D 电解池在阴极上发生氧化反应

2.用石墨作电极电解氯化铜溶液时，下列叙述错误的是（）

A 通电时电子由电源负极流向电解池得到阴极

B 能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的电极为阳极

C 阴阳两极通过的电流相等

D氯化铜溶液导电的过程就是电解氯化铁溶液的过程

3.电解是的过程。电解时电子从直流电源的通过导线流向电解池的该极上发生反应，电解池另一极上发生反应，电子由该电极通过导线再回到直流电源的。

4.金属钠常温下与氯气能自发的反应，反应是，金属铝常温下与氧气能自发的反应，反应是。工业上以氯化钠和氧化铝为原料生产金属钠和金属铝，能量转化形式为。

P18 利用原电池实现，通过电解使，并实现。

【新课学习】

一、电解池的工作原理

[交流讨论]阅读教材P18-19电解熔融态氯化钠（电极不参加反应）

1.熔融态氯化钠的电离，离子的运动特点。

2.通电后离子的运动特点

3.通电后电极表面发生的反应：阴极电极反应式

4.电解过程中电子的流向

5.电解的总方程式

总结：教材P19第二段

1.阴极 2.阳极

3.电解 4.电解池

二、电解时电极产物的判断和电极反应式的书写

1.明确什么是活性电极和惰性电极

活性电极惰性电极

2.明确阴离子的放电顺序：常见阴离子的失电子的能力排序

3.明确阳离子的放电顺序：常见阳离子的得电子的能力排序

4.电极产物的判断及电极反应的书写

阳极：先看电极后看离子

（1）若为活泼金属电极，则金属电极本身失电子（除金和铂），被氧化消耗

（2）惰性电极（金、铂、石墨）：溶液中阴离子失去电子，失电子能力为：

S2- >I - > - >Cl - >OH - >含氧酸根>F-

S2― --- 2e-=S 2I ---- 2e-=I2

2 Br ---- 2e-=Br2 2Cl ---- 2e-=Cl 2

4OH - -- 4e-=2H2O + O2

阴极：阴极本身不参加反应。溶液中阳离子得电子被还原为单质，得电子能力：

Ag+ > Cu2+ > H+ （酸、水） > Al3+ > Mg2+ > Na+……

离子放电规律：

阴极： __电子，发生__反应，离子__越强，反应越容易。

阳极： __电子，发生__反应，离子__越强，反应越容易。

5.电解过程及电极反应式书写――注意分析方法

方法：先看电极（阳极材料）――确定溶液中存在的离子――确定离子的放电顺序――书写电极反应式――总化学方程式

练习1 分析用铂作阳极石墨作阴极电解氯化铜溶液

练习2 分析用石墨作电极电解饱和食盐水

练习3 用石墨作电极电解Na2SO4溶液

练习4 用石墨作电极电解CuSO4溶液

三、习题巩固

1.图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色无臭的气体放出，符合这一情况的是

2.下列关于铜电极的叙述正确的是

A、铜锌原电池中铜是正极

B、用电解法精炼粗铜时铜作阳极

电解池篇3

关键词：锂离子电池；有机电解质；聚合物电解质；无机固体电解质

近几年来电解质（即液态电解质和固态电解质）的研究进展，主要是介绍如何提高液态电解质的性能和固态电解质的性能。对液态电解质主要是电化学稳定性的提高，而对固态电解质则包括对离子电导率、电化学稳定、机械性能等的提高。虽然在锂离子电池中，对电池性能起决定作用的是电极材料，但只有对正、负极匹配合适的和性能好的电解质才能达到对锂离子电池性能的优化和提高。因而电解质性能的好坏对锂离子电池的性能有重要的影响。

1.锂离子电池电解质概述

电解质作为电池中的一个重要组成部分，从实用角度出发，锂离子电池电解质必须满足以下几点基本要求。

a.离子电导率：电解质必需具有良好的离子导电性而不能具有电子导电性。一般温度范围内，电导率要达到10-3～2×10-3S/cm数量级之间。

b.锂离子迁移数：阳离子是运载电荷的重要工具。高的离子迁移数能减小电池在充、放电过程中电极反应时的浓度极化，使电池产生高的能量密度和功率密度。较理想的锂离子迁移数应该接近于1。

c.稳定性：电解质一般存在两个电极之间，当电解质与电极直接接触时，不希望有副反应发生，这就需要电解质有一定的化学稳定性。为得到一个合适的操作温度范围，电解质必须具有好的热稳定性。另外，电解质必须有一个0～5V的电化学稳定窗口，以满足高电位电极材料充放电电压范围内电解质的电化学稳定性和电极反应的单一性。

2.锂离子电池电解质的最新研究进展

2.1液态电解质

液态电解质是锂盐在有机溶剂中溶解而制得，锂盐与溶剂是它的两个基本组成。在液态锂离子电池中，锂盐和溶剂的性质及配比对电池的性能影响很大。

液态电解质一般都有较高的离子电导率，因而主要问题是电解质的电化学稳定性，即对正极和负极的相容性，这对锂离子电池性能影响很大。电解液与负极材料的作用，主要表现是在电解质和负极材料的界面之间会发生钝化反应，在负极表面形成钝化膜，它可以使锂离子通过而阻止溶剂分子进入。D.Aurbach等研究发现钝化膜是由于在充放电过程中，电解液中的极性溶剂、盐的阴离子在负极表面发生还原反应生成锂盐化合物，然后沉积在负极表面而形成，钝化膜的化学组成和性质取决于负极材料及电解液的组成和性质，它对电池的容量和循环性能有重要的影响。

2.2固态电解质

目前的固态电解质主要有两类：无机盐固体电解质和离子导电聚合物。而对满足更高性能要求的锂离子电池来讲，聚合物电解质的发展取得了较大的成效，是很有希望的电解质材料。自1973年P.V.WRIGHT首先发现聚环氧乙烷碱金属盐络合物具有离子导电性以来，聚合物电解质的发展经过了3个阶段：干的固态电解质、凝胶-聚合物电解质、复合聚合物电解质。

2.3有机电解质

目前，人们对无机锂盐水溶液的性质和作用机理比较了解，它们在锂二次电池中虽有过应用，但平均电压较低。如LiMnO4/LiNO3/VO2锂离子二次扣式电池，其平均电压只有1.5 V。若以锂盐为溶质溶于有机溶剂制成非水有机电解质，电池的电压大大提高。

电解质的一个重要指标是电导率。理论上，锂盐在电解质中离解成自由离子的数目越多，离子迁移越快，电导率就越高。溶剂的介电常数越大，锂离子与阴离子之间的静电作用力越小，锂盐就越容易离解，自由离子的数目就越多；但介电常数大的溶剂其粘度也高，致使离子的迁移速率减慢。对溶质而言，随着锂盐浓度的增高，电导率增大但电解质的粘度也相应增大；锂盐的阴离子半径越大，由于晶格能变小，锂盐越容易离解，但粘度也有增大的趋势，这些互为矛盾的结果，使得在特定的电解质中，电导率的极大值通常处于锂盐浓度1.1～1.2mol/L之间。在配制电解质时，锂盐浓度被固定在1mol/L，将一种介电常数大的溶剂与另一种或几种粘度低的溶剂通过调整混合比（体积比），获得电导率高，其它性能也好的电解质。

2.4聚合物电解质

以聚合物电解质代替有机电解质来装配塑料锂离子电池是锂离子电池的一个重大进步。其主要优点是高能量与长寿命相结合，具有高的可靠性和加工性，可以做成全塑结构。聚合物电解质也可以和塑料电极叠合，使PLI（Plasticizing Li-Ion）电池可以制成任意形状和大小，从应用观点来看，出路更加宽广。早在1975年，Feullade和Perche就制成了PAN和PMMA基离子导电膜，但把这种聚合体中含有胶体溶液的膜用在电池领域中却是最近几年的事。目前开发的聚合物电解质有以下几类：PEO基、PMMA基、PAN基、PVDF基、PVC基聚合物。文献对在这几类聚合物基础上形成的共聚物电解质膜如P（VDF-HFP）、P（AN-CO-MMA-CO-ST）、P（VC-CO-VAC）等的报道也比较多，是锂离子电池研究的一个热点。

2.5无机固体电解质

固体聚合物电解质在实际使用时，锂离子电导率会降低以及对Li或其它高电位插层材料的电化学性能不稳定，因此，又发展了一类新的无机玻璃电解质。锂离子电导的B2S3、P2S5、SiS2基玻璃，在室温下可呈现10-3～10-4S/cm的电导率[13]。早在1984年，M.Menetrier等研究0.28B2S3-0.33Li2S-0.39LiI三元玻璃电解质，在25℃时，这类最好的疏松态玻璃电解质的电导率可高达10-3S/cm，压成致密片状时的电导率为4×10-4S/cm。用循环伏安法测得对锂电极电化学稳定窗口在4.5 V左右，允许锂金属作负极，高电位的插层化合物作正极，不会导致电解质的分解，可作为常温全固态锂二次电池的电解质。

3.锂离子电池电解质的研究展望

虽然以液态电解质应用于锂离子电池早已商品化，但随着对锂离子电池性能更高要求的提出，以及它本身还不能较好解决的安全性能等问题，使其发展和应用受到了一定的限制。而聚合物电解质迅速发展及其应用于锂离子电池，不仅解决液态电解质锂离子电池的可靠和安全性问题，而且也较好地满足了小型电子电器产品对可充电池高能量密度、轻型薄膜化、可靠性好等性能要求。因而在小型可充电池中，对聚合物锂离子电池的研究开发和应用将会是以后研究和发展的重点。

总结：

随着电子技术的不断发展，小型化、轻量化和高性能的便携式电子电器产品对电池性能提出了更高的要求，同时人们环境意识的不断增强，促使人们研究和开发性能更好的新型的绿色电源锂离子电池。近几年固态电解质方面的研究取得了很大的进展，特别是聚合物作电极和电解质材料的研究和开发尤为引人注目。

参考文献：

电解池篇4

成果简介：一种锂离子电池用低温电解液，由基体溶剂、低粘度碳酸酯、低粘度和低熔点添加剂、锂盐组成，通过研究电解液的熔点沸点、粘度、介电常数等主要参数，选择合适的溶剂组分以及比例，并选择特殊的低温电解液添加剂，得到具有良好的高、低温充放电性能及低温倍率性能的电解液。本发明组分配比合理，具有良好的常温、低温充放电性能，常温循环稳定性好，低温倍率性能良好，适于工业化生产，可作为现有锂离子电池低温电解液的更新换代产品。

一种锂离子电池负极成膜电解质

复合盐及其功能电解液的制备方法

成果简介：一种锂离子电池负极成膜电解质复合盐及其功能电解液的制备方法，它包括如下步骤和工艺条件：将通过纯化除杂、除水处理的环状碳酸酯溶剂和线型碳酸酯溶剂进行二元或者多元混合，其中环状碳酸酯溶剂与线型碳酸酯溶剂的质量比范围为1∶1至1∶3之间，其中碳酸丙烯酯含量不少于10%。在室温条件下，将导电锂盐溶解在上述溶剂中，配成电解液；在电解液中添加负极成膜电解质盐R4NBF4，其浓度为不低于0.1mol/L。该方法制备的锂离子电池电解液可以有效提高电解液中PC的含量，抑制PC溶剂对石墨负极的共嵌入破坏作用，同时提高电池的首次可逆容量，从而提高PC基电解液与石墨类负极材料的相容性和电池的循环寿命。

一种铝电解用陶瓷基惰性阳极

与金属导电杆的连接方法

成果简介：一种铝电解用陶瓷基惰性阳极与金属导电杆的连接方法，针对不同外形和尺寸的铝电解用陶瓷基惰性阳极，提供了一种用于阳极与金属导电连杆稳固连接法的工艺技术方法。该方法通过惰性阳极待连接表面和导电连杆外表面进行表面金属化处理、与惰性阳极基体成分相近的钎料以及压力扩散焊接工艺，实现陶瓷基惰性阳极与金属导电连杆之间的高强度稳定连接，连接结构具有20MPa以上的连接强度，连接结构可经受长期的强烈的热、电和热腐蚀性气体的冲击，可长时间承载0-10A/cm的电流密度。

智能箱变测控系统

成果简介：本项目智能箱变测控系统具有母排链接节点温度测量功能、无功补偿配电监控功能、“三遥”（遥测、遥讯、遥控）的智能化功能等。环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电。而且目前多数电网系统的调度中心，只能监控变电站的线路出口电压，而本项目智能箱变测控系统能够将变压器的的电压、电流、无功、接点温升等数据上传给调度中心，调度中心能够分析相关数据，实现配网智能化、负荷预测等功能。

超纯总RNA快速提取系统

成果简介：超纯总RNA快速提取系统采用专利技术及试剂，可直接从细胞或组织中提取总RNA，并可同时提取DNA及蛋白质。该试剂在破碎和溶解细胞时能保持RNA的完整性，加入氯仿后离心，样品分成水样层和有机层。RNA存在于水样层中。收集上面的水样层后，RNA可以通过异丙醇沉淀来还原。在除去水样层后，样品中的DNA和蛋白质也能相继以沉淀的方式还原。乙醇沉淀能析出中间层的DNA，在有机层中加入异丙醇能沉淀出蛋白质。

一种陶瓷基惰性阳极

铝电解槽的焦粒焙烧启动方法

成果简介：一种陶瓷基惰性阳极铝电解槽的焦粒焙烧启动方法。首先在阳极表面镀覆金属化层，电解槽启动操作时，在阳极和槽底炭块之间铺设石墨粉或冶金焦与煅后石油焦的混合料作为发热层；电解槽的预热焙烧控制在48至96小时。本发明方法解决了陶瓷基惰性阳极易被炭及碳气氛还原而无法直接实现其铝电解槽正常焙烧启动的问题，突破了铝电解惰性阳极应用过程中的关键技术难题，该方法操作简便，成本低廉，可靠性高。本发明适用于所有采用陶瓷基惰性阳极作为阳极的电极槽型，槽型包括普通预焙槽、导流槽、星形结构槽、立式槽等。

新型低压成套开关设备温升测试

专用电流自动调节系统

成果简介：温升测量是低压成套开关设备性能检测的重要指标之一，传统的检测方式需要试验人员通过手动不断的去调节设备以保证试验电流符合标准要求，而本项目研制的新型低压成套开关设备温升测试专用电流自动调节系统，采用满足标准的新型电流供给方式，系统随电气参数改变而不断调整回路及设备被试电流，改变以往回路电流调节难度大，试验电流的调整需要人工不断干预的缺点，使整个试验过程实现全自动监控，减轻工作人员劳动强度，保证试验数据的准确性，减少人工操作过程对试验结论的影响。

纳米结构组装高振实密度

四氧化三钴粉末的制备方法

成果简介：纳米结构组装高振实密度四氧化三钴粉末的制备方法，属于化工与材料领域。本发明主要包括前驱体CoCO3的高压水热合成和前驱体热分解，得六面体外形Co3O4粉末。本发明采用钴盐与尿素为原料，通过CoCO3高压水热合成、CoCO3热分解二个步骤制备具有六面体外形、D50≥8μm、振实密度≥1.90g/cm3、比表面积≥6.50m2/g的纳米结构组装Co3O4粉末。其主要应用领域包括锂离子电池与超级电容器电极材料、催化剂等。

超敏BCA蛋白定量

检测试剂盒

成果简介：该方法的原理是基于BCA钠盐的特性，二价铜离子在碱性的条件下，可以被蛋白质还原成一价铜离子，一价铜离子和独特的BCA Solution A （含有BCA）相互作用产生敏感的颜色反应。两分子的BCA螯合一个铜离子，形成紫色的反应复合物。该水溶性的复合物在562nm处显示强烈的吸光性，吸光度和蛋白浓度在广泛范围内有良好的线性关系，因此根据吸光值可以推算出蛋出浓度。能直接准确检测出待测物质的蛋白含量，与传统的定氮法相比具有直接、高效、快速、准确等优点。主要应用于科研、食品以及药品中蛋白含量的检测。

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电解池篇5

关键词：燃料电池；解题策略；应用

一、高考中燃料电池考点知识归纳

电极正负极性的判断；电极反应式的书写及正误判断；电极周围电解质溶液的pH变化；列关系式运用电子守恒进行有关电化学计算等。

二、解答燃料电池题型必备知识总结

首先，要认识燃料电池就是将燃料（如H2、CO、甲醇等）氧化时，把化学能直接转化为电能的装置。燃料电池的基本构成条件为：燃料和氧气、金属Pt或活性炭分别做负极和正极，电解质作为导电介质，离子交换膜等。

其次，还要正确认识燃料电池的工作原理。燃料电池作为原电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧的总反应一样，一般是氧气做氧化剂通入正极，发生还原反应；可燃性物质为还原剂通入负极，发生氧化反应。电解质内部阴离子移向负极，阳离子移向正极，即遵循“负负正正”原则。电路中转移的电子数和燃料燃烧方程式中实际参加反应的氧气得电子数相等。

三、燃料电池题型的解题策略

根据原电池总反应来书写电极反应式。书写时应遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒，还须特别注意电解质溶液是否参与电极反应。对于较复杂的电极反应式书写，可先写出较简单的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的电极反应式即可。各电极反应式正确写出后，根据氧化还原反应原理，即可判断电极的极性以及某电极是发生氧化还是还原反应。

四、燃料电池考点在高考中的应用

例1.一家公司研制了一种有甲醇和氧气以及强碱作电解质的手机电池，电量可达到镍氢电池的10倍，有关此电池的叙述错误的是（）

A.溶液中的阳离子移向正极

B.负极反应式：CH3OH+8OH--6e-=C+6H2O

C.电池在使用过程中，电解质溶液的c（OH-）不变

D.当外电路通过6 mol电子时，理论上消耗1.5 mol O2

解析：A项，溶液中的阳离子移向发生还原反应的一极即正极；B项，负极CH3OH发生氧化反应；C项，电池在使用过程中，电解质溶液的c（OH-）减少；D项，1 mol O2消耗可转移4 mol电子，外电路通过6 mol e-时，消耗1.5 mol O2。

点评：本题考查原电池的相关基础知识，考查分析问题的能力。

例2.（2012・四川理综，11）一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH-4e-+H2O=CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是（）

A.检测时，电解质溶液中的H+向负极移动

B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气

C.电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2CH3COOH+H2O

D.正极上发生的反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-

解析：结合题意，该电池总反应即是乙醇的氧化反应，不消耗H+，故负极产生的H+应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，D项错误；转移0.4 mol电子时，消耗O2 0.1 mol，即标准状况下为2.24 L，B项错误；正极反应与负极反应相加可得电池反应为CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2O，C正确。

点评：本题主要考查考生利用原电池工作原理及书写燃料电池电极反应式的能力。

变式练习：美国加州Miramar海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600 ℃～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。该电池的总反应为：2H2+O2=2H2O，负极反应为：H2+C-2e-=H2O+CO2。则下列推断中正确的是：

A.正极反应：4OH--4e-=2H2O+O2

B.当电池生成1 mol H2 O时，转移4 mol电子

C.放电时C向负极移动

D.放电时C向正极移动

电解池篇6

原电池中，电解质溶液中的阳离子向正极移动。外电路中电子由负极流向正极。

外电路中电子由负极流向正极；内电路（电解质溶液）中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。

电解池中离子流向为阴阳相吸，即阳离子流向阴极，阴离子流向阳极。

放电的时候，电流是从正极到负极，而电子是从负极流向正极。所以在正极上附着有大量的电子，会吸引阳离子。但是电解池充电的过程中，只分阴阳极，由于是靠电源供电，所以阴极上覆有大量的电子，它会吸引阳离子的过来，所以阴极是吸引阳离子，阳极是吸引阴离子。充放电的过程其实就是电解池和原电池的过程。

（来源：文章屋网）

电解池篇7

电解池阴离子放电顺序S2-,I-,Br-,Cl-,OH-，含氧酸根，F-，阳离子放电强弱顺序与金属活动顺序表相反，即由强到弱的顺序为：Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

阴离子放电,指阴离子失去电子,即阴离子的还原性顺序.所以非金属性越强,单质的得电子能力越强,其阴离子的失电子能力越弱,其阴离子的还原性越弱.但是要注意一个含氧酸根离子,SO3^2-,它的还原性较强,强于I^-,所以它的放电顺序在S^2-和I^-之间.所以其中的含氧酸根应该指的是最高价含氧酸根离子.而阳离子的放电顺序,即阳离子的得电子顺序,即氧化性顺序.金属性越强，金属的失电子能力越强，其阳离子的氧化性越弱。但要注意一个,Fe^3+,有较强的氧化性,在Ag^+和Hg^2+之间。

（来源：文章屋网）

电解池篇8

燃料电池接近实用化

尽管燃料电池对大多数DIYer和移动终端玩家还比较生疏，但事实上在10多年前，该技术就已经出现。但是初期的燃料电池体积庞大，一般是用于应急供电、汽车等大型设备，想整合到笔记本电脑、手机这种移动终端里似乎是天方夜谭。最早面向移动终端的燃料电池是2002年以色列特拉维夫大学开发的甲醇燃料电池，只要向这个电池加入10mL甲醇可以实现13.5小时的通话和642小时的待机——这已经差不多是智能手机待机王摩托罗拉RAXR MAXX的水平。当然，之所以该技术没有实现商业化生产，是因为电池体积和一些技术上的东西还没有很好地解决。不过，从刚刚结束不久的CES 2013上获得的消息是，类似的针对移动终端设备的燃料电池已经预计在今年上市了。

Lilliputian在CES上展示的Nectar移动电源就是这样一款产品。据介绍，这款产品重量只有200g，外形有点像打火机，使用丁烷作为燃料，可以为智能手机提供数周的电力。一次灌满燃料后（约150mL），可以为iPhone充电10次，峰值输出功率2.5W。它的售价约为300美元，但每次加注燃料需要10美元，作为应急电源相当不错。适应温度范围宽，可以长久存储，不像锂电池或蓄电池一样对温度敏感，且存在自放电现象。

另一代表产品则是日本知名半导体制造商罗姆展示的一系列基于固态氢燃料的燃料电池产品。该产品含外壳只有86mm×52mm×19mm大小，使用氢化钙固化片材燃料。燃料体积仅为38mm×38mm×2ram，与水可生成约4.5L氢气，能在2小时内充满一部配备5Wh电池（约合1350mAh）的智能手机。罗姆官方称该产品今年4月份就将正式上市，但具体售价和燃料加注费用不详。Lilliputian与罗姆的产品其实代表了移动终端用燃料电池的两种主要技术发展方向：加“油”发电与加水发电。围绕这两项技术，电池行业的许多大佬都进行过积极的尝试和改进。

燃料电池是什么？

我们先弄清楚什么是燃料电池。在说明其技术细节之前，先来回忆一下中学学过的电解水试验：在食盐水中插入两根电极，通入12v直流电。这时在连接电源正极的阳极位置会收集到氧气，在连接电源负极的阴极位置则可收集到氢气，食盐水是促成反应发生的电解质——人人都能重复这个实验。如果将这个试验反过来，即在食盐水环境中，阴极通入氧气、阳极通入氢气，在阴阳两极接入负载和电流表会出现什么情况呢？电路中真的会有电流产生！这就是燃料电池的原理，没有火焰的燃烧，但执行的是“燃烧”过程，化学能转化为了电能。

实际上，燃料电池相比刚刚所说的理论要复杂得多，而学科上对燃料电池的分类也更为复杂，有碱性燃料电池（AFC）、磷酸盐燃料电池（PAFC）、熔融磷酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和聚合物电解质燃料电池（PEMFC）。由于前四类燃料电池工作温度相对较高，移动终端燃料电池大多属于PEMFC类别，但Lilliputian推出的Nectar则属于SOFC。

在电池内部，无论加注什么“燃料”，都要转化为氢气与氧气参与反应（甲醇燃料可直接与氧气反应），如果用化学反应来表示，可以写成：

2H2-4e4H+

O2+4e2O2-

燃料电池的核心技术为电极与电解质，对电极的要求是表面积尽量大，更有利于将氢气（甲醇）与氧气催化为离子态的催化剂；而电解质则要求拥有更好的导电性，以促成反应不断进行，同时还能对生成的离子具备隔离能力，让离子在电极处捕获需要的电子，而不是电解质内部捕获，提升发电效率。

“烧水”还是“烧油”？

从用户燃料加注层面来看，燃料电池还分为“加水（H2O）”与“加油（其它化学燃料）”两种。“烧水”还是“烧油”虽然在内部机理上并没有显著差别，但在实现难度和电池性能上却有明显差别。这也是长久以来，加油的燃料电池比加氢的燃料电池研究更多、报道更广的原因。

加油燃料电池

加油的燃料电池主要“油料”为甲醇，甲醇可如同氢气一样直接在电解质中与氧气反应，东芝、三星、索尼等都有开发类似的产品。东芝曾在2009年推出了一款名为Dynario的直接甲醇燃料电池，限量3000个。使用甲醇瓶往Dvnario注入甲醇后，Dynario即刻开始生成电能并可通过USB线传入手机或数码播放器等移动终端。整个产品体积为150mm×74.5mm×21mm，重280g，燃料舱容量14mL，注满可在20秒内生成足够2部手机的电量。为便于向其他终端提供持续电力，Dynario还内置有可充电锂电池，可存储燃料电池产生的电量。不过售价也不菲，当初约合人民币2225元，补给甲醇瓶一组5个，售价也达到235元。索尼在2008年小型燃料电池展上也展示过类似的系统，且体积更小，长宽仅约为50mm×30mm，最大功率可达3W，不过这之后并没有看到产品。基于甲醇的燃料电池虽然研究最多，但限于其能量转换效率低、成本高，市场表现似乎并不出色。

前文提到的Lilliputian的Nectar采用了看似更难实现的丁烷燃料，不过它们没有使用常规的低温聚合物电解质技术，而是采用TMEMS技术。在电池单元的核心技术方面采用名为“Generator Chip”的硅基MEMS芯片，实现了多个小型化的高温电池单元，形成一个微型固体氧化物燃料电池。每个圆筒型燃料盒的发电容量为55Wh，核心电池单元反应温度达到600℃以上，利用微型固体氧化物燃料电池的高能量转换效率，获得实用化的量产电池。目前，Nectar已从国际民间航空组织（ICAO）及美国运输部获得了许可，可以在飞机上使用。

加水燃料电池

相比加“油”燃料电池，加“水”燃料电池的难点是如何找到一种储存氢气的材料。外接压缩气体钢瓶或者采用吸氢材料是电动汽车等大功率应用中的常规思路，但面对移动终端应用时，直接使用氢气会造成要么体积庞大、要么实现复杂的难题。因此在便携燃料电池中，普遍采用加水通过化学反应产生氢气的做法，罗姆产品应用的正是这一方法。

罗姆与Aquafairy公司（总部位于日本京都）和京都大学利用独创技术，成功地将氢化钙固化为片材。体积不满3cm。的氢化钙片材（38mm×38mm×2mm）遇水可生成约4.5L的氢、5Wh的电力。氢化钙是一种灰白色结晶体，遇水可剧烈反应产生氢气和氢氧化钙。氢氧化钙是一种碱性物质，俗称熟石灰，在空气中可与二氧化碳反应生成白色的碳酸钙，对人体和环境均无害，也没有其他有害气体排放。由于燃料电池工作中生成物也是水，因此产品仅需要加入少量水引发反应即可。

罗姆公司已经用这种材料制成了可供iPhone和智能手机使用的移动电源，体积和重量均是有史以来最轻巧的，一次加水提供的电力大致相当于1350mAh的锂电池容量。利用这项储氢技术，罗姆还开发了面向地震等灾难环境下的备灾燃料电池。内置容量可高达400Wh，整体重量不到1kg，还有可提供200W输出的大功率家用产品，体重也只和一部iPad相当。罗姆正在与京都大学联合，研究对反应后的钙系废弃物的再生利用（利用激光工艺），以便在实用化中可提供廉价、高效的燃料。尽管技术参数上，加“水”的燃料电池结构更为简单，能量转换效率也更高。但从目前已经推出的产品看，只有加“油”的燃料电池更具实用性——可重复加注燃料，“加水”型燃料电池更多是一种一次性应急电源。

移动终端内置燃料电池可期

虽然燃料电池比传统锂电池更能提供稳定和持续的电力，且不用纠结于充电和电芯老化问题。但现实生活中，这种电池的应用还是基本以应急能源或者移动电源的形态出现，直接采用燃料电池的移动终端并不多见。东芝曾在MWC2008k展示过一部内置燃料电池的折叠手机，产品以KDDI W55T手机为原型，嵌入甲醇燃料电池。填充一次燃料，可获得两倍于内置锂电池的续航能力。但其体积较大，厚度达到17mm，填充完燃料后重量达到150g～16％，并且也没有很好解决燃料电池工作时的发热问题，从未正式上市过。

但作为一种新的清洁电池，直接内置燃料电池已成为必然。在不久前，就有两家知名消费电子制造商透露了直接使用燃料电池的消息。其一是苹果，苹果已向美国专利及商标局提交了两个与氢氧燃料电池相关的专利申请。其中提到了燃料电池将用作智能手机、笔记本电脑以及平板的能量来源。并可能采用氢化镁、氢化锂、硼氢化钠等与水反应产生的氢气作为燃料，机理类似罗姆公司的燃料电池产品。作为一项创新性的电池技术，苹果的加入很可能促成其在市场的流行。另一家表示会将燃料电池直接加入终端产品的是RIM，从去年早些时候一份泄露出的RIM燃料电池专利示意图中可以看到，燃料电池被设计在键盘与主板之间，但没有更多消息显示是何种类型的燃料电池以及燃料，也没有大致的实现方式。

电解池篇9

【关键词】阀控式铅酸蓄电池；在线监测；内阻；活化；均衡处理

中图分类号：TM91 文献标识码：A 文章编号：1006-0278（2014）03-166-01

一、电池监测的意义和在线监测的实现

蓄电池组在正常运行情况总是处于热备用状态，由充电设备对其进行浮充电，在交流停电时为负载提供不间断电源，此时蓄电池组的容量应该满足事故停电时间内的放电容量随着现代电力系统和通讯系统的容量的日益庞大，对这些领域应用的蓄电池组的可靠性就提出了更高的要求以满足于实际应用的需求，对这些无人职守站和机房后备直流电源进行日常的监测和监控是必不可少的。

二、目前蓄电池设备运行中常见的问题：

（一）蓄电池寿命无法达到设计要求

在蓄电池安装时，厂家称在浮充下的使用寿命可达10年以上，但在实际中，蓄电池可能在2-3年就出现劣化，以致使用不到5年的蓄电池就得淘汰，有的蓄电池甚至工作半年就出现异常

（二）蓄电池运行状况不明

由于没有良好的手段及管理，蓄电池的使用者对蓄电池的运行状况缺乏足够的了解，特别是对于蓄电池历史数据的整理及分析

（三）蓄电池浮充下缺乏温度补偿

由于蓄电池工作环境复杂，而环境温度对蓄电池的影响较大，将加速蓄电池板栅的腐蚀和增加蓄电池中水分的流失，使蓄电池寿命大大缩短。

三、蓄电池失效原因的分析

根据蓄电池实际运行状况以及蓄电池性能的抽样测试数据，分析蓄电池的失效原因大概以下几种：1.电池失水：铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高，导致电池正极栅半的腐蚀，使电池的活性物质减少，从而使电池的容量降低而失效。2.正极板的腐蚀：由于电池失水，造成电解液比重增高，过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀，防止极板腐蚀必须注意防止电池失水现象发生。3.热失控：热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用，并逐渐损坏蓄电池，从目前国内蓄电池使用情况调查来看，热失控是蓄电池失效的主要原因之一。热失控的直接后果是蓄电池的极板变形，活性物质脱落，最后造成蓄电池容量的严重下降，直至失效。

四、现有技术及缺陷

在常规情况下对蓄电池组的监测只有控母电压监测继电器，它仅监测浮充状态下整组蓄电池电压，对单节蓄电池损坏很难发现。测量电解液的传统方法对广泛使用的胶体蓄电池和阀控式密封蓄电池又无从下手。目前，国内有蓄电池电压巡检仪、蓄电池电导测试仪和内阻容量测试仪等仪器。蓄电池电压巡检仪仅测量蓄电池端电压，而且是在蓄电池浮充状态下进行测量，不能反映蓄电池的运行状态。蓄电池电导测试仪和内阻容量测试仪虽然在一定程度上能测量蓄电池的运行情况，但由于是定期测量，无法及时发现有故障的蓄电池。因此，人们只好用电压表每天测量一次浮充状态下单节蓄电池电压，但不能反映蓄电池容量及内阻。在这种情形下，市场需要一种在线监测蓄电池运行状态及价格低廉的监测装置来实现对单个蓄电池的状态监测。

五、蓄电池在线检测系统设计

蓄电池运行状态的监测主要是通过检测蓄电池的电压、电流、温度等同蓄电池性能密切相关的参数，得出当前蓄电池的运行状态信息，然后通过分析处理并和预先设定的蓄电池性能判断标准进行比较，从而诊断出蓄电池的当前的健康状态是否良好。

智能型蓄电池组在线均衡系统是针对上述现状以全新的设计理念，对蓄电池的运行特性进行深入研究，通过对蓄电池组中各单体电池的在线均衡调节控制，防止单体电池过、欠充，对性能落后的电池进行在线的活化，可延长蓄电池组的运行使用寿命两倍以上。系统还具备在线检测蓄电池组中单体电池的容量和内阻测量，实现了正确预测蓄电池组性能管理的功能，提高在线运行蓄电池组的可靠性。智能型蓄电池组在线均衡系统可以完全代替现有蓄电池巡检仪和蓄电池内阻测试仪。

整个系统采用模块化设计，在满足系统性要求的前提下，选用性能表现良好的最新器件。

1.可对蓄电池进行测量和均衡操作，防止因蓄电池组的单体电池电压不均衡而导致部分蓄电池的过充，另一部分电池的欠充电，从而大大降低电池组的寿命；2.用专有蓄电池组的在线活化技术对电池组中落后老化电池在线进行活化，恢复电池容量，延长电池组的使用寿命，减少因蓄电池而造成的环境污染；3.在线检测蓄电池组中单体电池的容量，判断每节蓄电池的当前容量状况，预防蓄电池事故的发生；4.在线精确检测蓄电池组中单体电池的内阻，判断每节蓄电池当前内阻状况，预防蓄电池事故的发生。