各种原电池原理总结，常见的化学电池及工作原理
各种原电池原理总结，常见的化学电池及工作原理可见，掌握原电池的基本知识，认识常见的原电池，不仅对于学好化学基础知识，而且对于提高学习兴趣和高考成绩都是大有裨益的，为此，本文似就常见的原电池作如下介绍：D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2molC．充电时，电池总反应为 2Zn(OH)42－=2Zn O2↑ 4OH－ 2H2O
原电池的知识 ，既是中学化学中电化学的主要内容，也是历年来高考试题的热点之一。如： 2020年全国高考科学家近年发明了一种新型 Zn－CO2 水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体 CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为
Zn－2e－ 4OH－=Zn(OH)42－
B．放电时，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol
C．充电时，电池总反应为
2Zn(OH)42－=2Zn O2↑ 4OH－ 2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
可见，掌握原电池的基本知识，认识常见的原电池，不仅对于学好化学基础知识，而且对于提高学习兴趣和高考成绩都是大有裨益的，为此，本文似就常见的原电池作如下介绍：
一、干电池
干电池即普通的锌锰电池，它是用锌制的圆筒形干壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极剂（吸收正极放出的H2，防止产生极化现象）。
电极反应为：负极：Zn-2e－＝Zn2
正极：2NH 4＋2e－＝2NH3＋H2
H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的HN3又和ZnCl2作用：
Zn2 ＋4NH3＝[Zn(NH3)4]2
淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度。
电池总反应为：
2Zn＋4NH4Cl＋2MnO2＝
[Zn(NH3)4]Cl2＋ZnCl2＋Mn2O3＋H2O
干电池的电压通常约为1.5伏，只能使用一次，不能充电再生。
二.铅蓄电池
铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
铅蓄电池既可放电亦可充电，具双重功能。放电时的电极反应为：
负极：
Pb SO42--2e=PbSO4
正极：
PbO2 4H SO42- 2e=PbSO4 2H2O
当放电进行到硫酸浓度降低，溶液密度降为1.05时即停止放电，此时需要将蓄电池进行充电。充电时的电极反应为：
阳极：
PbSO4 2H2O-2e=PbO2 4H SO42-
阴极：
PbSO4 2e=Pb SO42-
当溶液密度增加至1.28时，应停止充电。
铅蓄电池是最常见的二次电池，充电和放电时的总反应式为：
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)(充电)=
(放电)2PbSO4(s)＋2H2O(l)
铅蓄电池的电压通常为2伏左右。
目前，有一种形似于干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH，电池反应为：
Zn Ag2O 2H2O(充电)=(放电)Zn(OH)2 2Ag
三、爱迪生蓄电池
爱迪生蓄电池类似于铅蓄电池，也是一种可充电电池。它以铁为负极，NiO2为正极，KOH为电解液。电极反应为：
负极：
Fe 2OH--2e=Fe(OH)2
正极：
NiO2 2H2O 2e=Ni(OH)2 2OH-
充电、放电时的反应为：
Fe NiO2 2H2O(充电)=
(放电)Fe(OH)2 Ni(OH)2
四、钮扣电池
常见的钮扣电池为银锌电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极壳一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH，溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜，将电极与电解质溶液隔开，电极反应为：
负极：
Zn 2OH--2e=ZnO H2O
正极：
Ag2O H2O 2e=2Ag 2OH-
电池总反应式为：
Ag2O Zn=2Ag ZnO
钮扣式电池的电压可达1.59伏，一粒钮扣电池安装在电子表里可使用两年之久。
五、氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。电极反应为：
负极：H2 2OH--2e=2H2O
正极：O2 2H2O 4e=4OH-
电池总反应为：2H2 O2=2H2O
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
六、燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在电极上分别通甲烷、氧气（或空气）。电极反应为：
负极：
CH4 10 OH--8e=CO32- 7H2O
正极：
O2 2H2O 4e=4OH-
电池总反应为：
CH4 2O2 2KOH=K2CO3 3H2O
七、锂电池
锂电池是用锂作负极，炭作正极，无机溶剂亚硫酰氯（SO2Cl2）在炭极上发生还原反应，电解液是由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解于亚硫酰氯中组成，电极反应为：
负极：
Li－e－═Li
正极：
2SOCl2＋4e－═4Cl－＋S＋SO2
总反应式：
8Li＋3SO2Cl2═6LiCl＋Li2SO3＋2S
这种电池体积小，容量大，电压稳定，贮存时间长，能在216.3～344.1K温度范围内工作，常用作心脏起搏器、照相机闪光灯的电源。如做成钮扣式微型锂电池，可用于电子手表、窍听器和计算器等方面。
八、铂锌电池
有人设计以铂和锌为电极材料，埋人人体内作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体液中含有一定浓度的氧分子、氢离子和锌进行工作。电极反应为：
负极：2Zn-4e=2Zn2
正极：O2 4H 4e=2H2O
电池总反应为：
O2 4H 2Zn=2Zn2 2H2O
九、海水电池
1991年， 我国首创以铝——空气——海水为能源的新型电池，用作航海的标志灯，该电池以取之不尽的海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。电极反应为：
负极：Al-3e=Al3
正极：O2 2H2O 4e=4OH-
电池总反应为：
4Al 3O2 6H2O=4Al(OH)3
这种海水电池的能量比“干电池”要高20-50倍。
十、银锌蓄电池
目前，有一种形似于干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH。这种电池是由一系列圆形锌片和银片相互交迭而成的装置，在每一对银片和锌片之间，用一种在盐水或其他导电溶液中浸过的纸板隔开。银片和锌片是两种不同的金属，盐水或其他导电溶液作为电解液，它们构成了电流回路。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。银锌蓄电池电极反应为：
正极：
Ag2O2＋2H2O－4e-＝2Ag＋4OH-
负极：
2Zn＋4OH-＝2Zn(OH)2＋4e-
电池反应为：
Zn＋Ag2O＋2H2O(充电)=
(放电)Zn(OH)2＋2Ag
大容银锌蓄电池可以拥有极高的电容量和稳定的电池性能。在当今的航天飞机、导弹、鱼雷等尖端领域才能找到大容量银锌蓄电池的身影。
