電池原理：幾種常見(jiàn)電池及電極反應(yīng)
化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，主要部分包括正負(fù)兩電極和電解質(zhì)。本文簡(jiǎn)單介紹多種化學(xué)電池的電極反應(yīng)，以便讀看大致解一些化學(xué)電池工作時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。
干電池
（1）鋅錳干電池 Zn|NH4Cl溶液|C
鋅錳干電池的負(fù)極為鋅筒，正極為石墨棒，放電時(shí)電極反應(yīng)為：
負(fù)極Zn-2e-=Zn2+
正極2Mn02+2NH4++2e=Mn2O3+H2O+2NH3
總反應(yīng)一般寫(xiě)成：
Zn+2NH4++2MnO2 =Mn2O3+H2O+2NH3 +Zn2+
負(fù)極生成的Zn2+在一定程度上與正極生成的 NH3分子化合而生成鋅氨復(fù)雜離子(較正式的名稱(chēng)為鋅氨配離子[Zn(NH3)4]2+。
（2）堿性鋅錳電池 Zn|NaOH溶液|C
電極反應(yīng)一般寫(xiě)成：
負(fù)極Zn+20H-+2e-=ZnO+H20
正極2Mn02+2H2O +2e-=Mn203+H2O+20H-
總反應(yīng)方程式請(qǐng)讀者自行寫(xiě)出。
以上兩種電池都是原電池，使用到一定程度便報(bào)廢，不能充電再生。
蓄電池
可充電能多次使用，一般正負(fù)電極都參與反應(yīng)（干電池只有負(fù)參與反應(yīng)）
（1）鉛蓄電池 Pb|H2SO4|PbO2
與原電池不同，蓄電池在使用到一定程度，可用外來(lái)直流電源將其充電再生，重復(fù)使用。例如鉛蓄電池在使用中（即放電中）的電極反應(yīng)為
負(fù)極Pb+SO42--2e=PbSO4
正極Pb02+SO42-+4H++2e=PbS04+2H2O
放電時(shí)總反應(yīng)方程式寫(xiě)成：Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+H2O
由此可理解為什么鉛蓄電池在使用中兩極有白色固體(PbS04)生成，而電池中硫酸的濃度逐漸減小。當(dāng)使用到一定程度，相應(yīng)的硫酸的密度降低到一定值(約為1.28克·厘米-3)時(shí)，該蓄電池便必須充電后才能繼續(xù)使用。充電時(shí)將原來(lái)的負(fù)極作阻極、正極作陽(yáng)極，充電過(guò)程中陰、陽(yáng)兩極發(fā)生的反應(yīng)分別是放電時(shí)負(fù)、正兩極所發(fā)生的反應(yīng)的逆反應(yīng)。充龜時(shí)電池韻總反應(yīng)則是放電時(shí)總反應(yīng)的逆反應(yīng)。
（2）鎳鎘電池鎳鎘蓄電池
在充電后正極 (鎳)上有Ni(OH)3，負(fù)極主要是鎘(含有一些鐵)，所用電解質(zhì)為KOH溶液。放電時(shí)發(fā)生的電極反應(yīng)式一般可寫(xiě)成：
負(fù)極：Cd+20H--2e-=Cd(OH)2
正極2Ni(OH) +3e-= 2Ni(OH)2+20H-電池總反應(yīng)式請(qǐng)讀者自行寫(xiě)出。根據(jù)這種蓄電池的原理已制成千電池形式的鎳鎘電池。這種干電池在使用過(guò)程中也可以充電。
（3）銀鋅蓄電池
放電時(shí)電極反應(yīng)可寫(xiě)成：
負(fù)極Zn+20H--2e-=ZnO+ H2O
正極Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H-
電池總反應(yīng)為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
微型紐扣式銀鋅電池由正極殼、負(fù)極蓋 (二者都用不銹鋼做成)、絕緣密封圈、隔離膜、正極活性材料(AgO和少量石墨粉，后者起導(dǎo)電作用)、負(fù)極活性材料(含汞量很少的鋅汞合金)、電解質(zhì)溶液(濃KOH溶液)等組裝而成。質(zhì)量較好的可用約1年，最好的可用約2年。手表中用的一般就是這種紐扣式電池。這種電池用完后即報(bào)廢，不再去充電。
為什么在紐扣式銀鋅電池中的負(fù)極活性材料用的不是單純的鋅而是含汞量很少的鋅汞合金?這是因?yàn)槿绻昧藛渭兊匿\，電池在未工作時(shí)(即空置時(shí))就會(huì)被電池中的電解質(zhì)溶液腐蝕而放出氫氣,以致影響電池的使用壽命，而改用含汞雖然很少的鋅汞合金的話(huà)，可以使電池在未工作時(shí)鋅極被腐蝕的過(guò)程被阻止到最小的程度。不僅銀鋅電池是這樣，在其它某些電池中也采取同樣的措施。如在制造鋅錳干電池的傳統(tǒng)工藝中，鋅皮用氯化汞溶液處理，部分鋅發(fā)生了反應(yīng)：Zn+ Hg2+=Zn2++Hg生成的汞與未起反應(yīng)的鋅形成鋅汞合金。制造過(guò)程中控制HgCl2的用量，使生成的合金中含汞僅約0.25％。汞太多則使鋅變脆。近年來(lái)正在研究干池等中不用汞的工藝以避免汞污染的危害。
燃料電池
（1）氫氧燃料電池
電極反應(yīng)為：
負(fù)極：H2+2OH—-2e=H2O
正極02+2H2O +2e=40H-
一般用30％K0H溶液作這種電池的電解質(zhì)溶液。電極可用含有催化劑的多孔石墨電極(負(fù)極中催化劑可用鉑或鈀，正極中催化劑可用 AgO或CoO)。
（2）甲烷燃料電池
結(jié)構(gòu)與氫氧燃料電池類(lèi)似。電極反應(yīng)為：
負(fù)極 CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O
正極 02+2H20+4e=40H-
