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化学电池的综合对比(一)


1. 铅酸电池铅酸电池反应原理,即充电时,正极附近的 Pb2+失去两个电子,并与 H2O 反应生成 PbO2,以及(HSO4)-; 负极附近 Pb2+得到个电子,生成 Pb,电池内部(HSO4)-向负极板附近迁移;放电时,正极 PbO2 得到两个电子,生成

Pb2+ H2O,负极铅板上海绵状 Pb 失去电子生成 Pb2+。在整个电化学进程中,伴随着 H2O 的分解与生成,导致溶液浓度有所变化。铅酸电池的电压在 2V 左右,反应电子迁移数为 2。

2. 铅炭电池:铅炭电池反应原理则跟铅酸电池反应原理一样。

3. 锂离子电池:靠锂离子的迁移来完成能量的存储于释放,充电时正极的锂离子嵌入到负极碳材料内,放电时锂离子从负极脱嵌出来,因此锂电池又被称为“摇椅电池”。锂离子的电位极高,针对不同的正极材料,电压数值略有差别,三元电池电压在 3.7V,铁锂电池电压在 3.2V,钛酸锂电池电压在 2.5V 左右。

4. 钒电池:钒电池反应过程中正极为V2+/V3+电对,电极电势为-0.25V,正极为 V4+/V5+电对,电极电势为 1.0V,钒电池的总电势为 1.25V,受离子浓度变化的影响,实际运行时充电电压在 1.25-1.6V,放电电压在 1.25-1V 左右。反应过程电子转移数为 1。

5. 锌溴电池:锌溴电池反应过程没有副反应。锌溴电池的负极为 Zn/Zn2+电对,电极电势为-0.76V,正极为 Br/Br-  电对,电极电势为 1.087V,锌溴电池的总电势为 1.85V,实际运行过程中受离子浓度变化影响极小,实际充电电压在 1.95V, 平均放电电压 1.65V 左右。反应过程电子转移数为 2。

6. 钠硫电池:电池是以金属钠(Na)和单质硫(S)与碳(C)的复合物分别用作于阳极和阴极的活性物质,Beta-氧化铝Beta-Al2O3)陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。钠硫电池的反应式为:2Na+xS=Na2Sx。钠硫电池在 300℃工作温度下,在放电的初始阶段(硫含量为 100%-78%),正极由液态硫与液态的 Na2S5.2 形成非共溶液相,电池的电动势约 2.076V;当放电至 Na2S3 出现时,电池的电动势降至 1.78V;当放电至 Na2S2.7 出现时,对应的电动势降至 1.74V,直至液相消失。

7. 氢燃料电池: 氢气通过管道或导气板到达阳极,在阳极催化剂的作用下,1 个氢分子解离为个氢质子,并释放出 2 个电子,阳极反应为:H2→2H++2e。在电池的另一端,氧气(或空气)通过管道或导气板到达阴极,在阴极催化剂的作用下,氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水,阴极反应为:1/2O2+2H++2e→H2O,总的化学反应为:H2+1/2O2=H2O。电子在外电路形成直流电。因此,只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气, 就可以向外电路的负载连续地输出电能。

8. 锌空气电池:电池中以“锌”为燃料,放电后变成“氧化锌”,通过电解还原,再变回“锌”,循环不止,“锌”没有损失,只是作为电能的载体。Zn + 2OH - -2e → ZnO + H2O (负极);1/2O2 + H2O + 2e →2OH-(正极)。