电池工作原理
电池适用于金属电解质的氧化和还原反应。当两个不同的金属物质称为电极置于稀释的电解质中,氧化和还原反应分别在电极中进行,这取决于电极的金属的电子亲和力。由于氧化反应的结果,一个电极被带负电称为阴极,并且由于还原反应,另一个电极得到正电荷称为阳极。
电池的阴极是负极,而阳极是正极。了解电池基本原理正确,首先,我们应该具有一些电解质和电子亲和力的基本概念。实际上,当两个不同的金属浸入电解质中时,会有一个潜在差异在这些金属之间产生。
发现,当将一些特定的化合物加入水中时,它们会溶解并产生阴性和正离子。这种类型的化合物称为电解质。电解质的流行实例几乎是各种盐,酸和碱基等。通过中性原子接受电子释放的能量被称为电子亲和力。作为原子结构对于不同的材料是不同的,不同材料的电子亲和力将不同。
如果将两种不同种类的金属浸入相同的电解质溶液中,其中一个将获得电子,另一个将释放电子。哪种金属(或金属化合物)将获得电子,并且将取决于这些金属的电子亲和力。具有低电子亲和力的金属将获得来自电解质溶液的负离子的电子。
另一方面,具有高电子亲和力的金属将释放电子,并且这些电子进入电解质溶液中,并加入到溶液的正离子中。以这种方式,这些金属中的一个获得电子,另一个金属上的一个失去电子。结果,这两个金属之间的电子浓度存在差异。
电子浓度的这种差异导致金属之间产生的电势差。这种电势差或EMF可以用作电压来源在任何电子或电路.这是一般和基本的电池原理这是电池有用如何工作.
所有电池单元只能基于这种基本原理。让我们一个接一个地讨论一个。正如我们之前所说的那样,Alessandro Volta开发了第一个电池单元,这种细胞普遍称为简单voltaic cell..创建这种类型的简单单元格非常容易。取一个容器,装满稀释的硫酸作为电解液。现在,我们将一根锌和一根铜棒浸入溶液中,然后通过一个电力负载将它们连接到外部。现在你简单的电池完成了。电流将开始流过外部负载。
稀释的硫酸中的锌放大电子如下:
这些Zn.+ +离子进入电解质,每个Zn+ +离子在杆中留下两个电子。作为上述氧化反应的结果,锌电极被带负电,因此用作阴极。因此,Zn的浓度+ +电解质中阴极附近的离子增加。
根据电解质的性质,稀释的硫酸和水已经脱落成正氢离子和负硫酸盐离子,如下所述:
由于高浓度的Zn+ +在阴极附近的离子,h3.O.+离子朝向铜电极排斥,通过从铜棒的原子吸收电子来排出。以下反应发生在阳极:
由于还原反应发生在铜电极上,铜棒得到正电荷,因此它充当阳极。
Daniell Cell.
这丹聂耳电池由含有硫酸铜溶液的铜容器组成。铜容器本身用作正极。将含有稀硫酸的多孔罐置于铜容器中。浸入硫酸内的合并锌棒用作负极。
多孔罐中的稀硫酸与锌反应,结果氢气被阐述。反应如下发生:
形成ZnSO4.在多孔罐中不影响细胞的工作直至ZnSO的晶体4.存放。氢气通过多孔罐并与CUSO反应4.解决方案如下:
所形成的铜沉积在铜容器上。
电池的历史
在1936年夏季中旬,在伊拉克巴格达市附近建造了一条新的铁路线路时发现了一个古老的坟墓。在那个坟墓中发现的遗物约为2000岁。在这些遗物中,有一些粘土瓶子在顶部密封,间距。由由包裹铜板制成的圆柱形管围绕的铁棒从该密封的顶部突出。
当发现者用酸性液体填充这些盆时,它们发现铁和铜之间的潜在差异约为2伏。这些粘土罐被怀疑是2000岁的电池细胞。他们把锅命名为Parthian电池.
1786年,意大利解剖学家兼生理学家路易吉·加瓦尼惊讶地发现,当他用两种不同的金属触摸死去的青蛙腿时,腿上的肌肉收缩了。
他无法理解实际原因,否则他将被称为电池单元的第一个发明人。他认为反应可能是由于组织的性质。
在那之后,亚历山德罗·沃尔塔发现同样的现象出现在浸泡在盐水中的纸板上,而不是青蛙腿上。他把一个铜盘和一个锌盘夹在一起,中间夹着一块浸在盐水里的硬纸板P.O.突出差异铜和锌之间。
在那之后的1800年,他开发了第一个电池(电池)由交替的铜和锌盘组成,中间是浸泡在盐水中的纸板。这个系统可以产生可测量的电流。我们认为Alessandro Volta的Voltaic作为第一个“湿电池”。因此,电池史开始了。从那时到今天,电池仍然是优选的电力来源在我们的许多日常生活中。
Voltaic堆的主要问题是它不会长时间提供电流。英国发明家John F. Daniell于1836年解决了这个问题。他发明了一个更发达的电池单元所称的版本,称为丹聂耳电池.John F. Daniell在一个容器中浸入硫酸锌中的一个锌棒,另一个容器中的铜(II)硫酸盐中的一个铜棒。
U形盐桥桥接这两个容器的溶液。Daniell Cell可以产生1.1伏,这种电池持续多于Voltaic桩。1839年,William Robert Grove,一个发现者和科学的人设计了燃料电池。他在电解质溶液内混合氢气和氧气并产生电力和水。燃料电池没有提供足够的力量,但它是有帮助的。Bunsen(1842)和树丛(1839)为使用液体电极供电的电池产生增强。
1859年,加斯顿植物;首先开发了铅酸电池。铅酸电池是一种可再充电二次电池的一种形式。铅酸电池仍用于许多工业用途。它仍然是最受欢迎的用作汽车电池。1866年,法国工程师Georges Leclanche开发了一种新的电池。它是一种被称为碳 - 锌湿纤维电池leclanche细胞.
与少数碳混合的碎锰二氧化碳形成正极和作为负极的锌棒形。他使用氯化铵溶液作为液体电解质。经过多年的几年,乔治LeClanche本身通过用氯化铵替代液氯化铵溶液来改善他的设计。
因此,他发明了第一个干细胞。1901年,托马斯·阿尔瓦爱迪生发现了碱性蓄能器。Thomas Edison的主要电池用铁作为阳极材料( - )和氧化镍作为阴极材料(+)。以上内容只是无尽的一部分电池的历史.
一步一步开发电池史
开发人员/发明家 | 国家 | 年 | 发明 |
路易吉伽尔伐尼 | 意大利 | 1786 | 动物电 |
Alessandro Volta. | 意大利 | 1800 | 伏特堆 |
John F. Daniell. | 英国 | 1836年 | Daniell Cell. |
威廉·罗伯特·格罗夫爵士 | 英国 | 1839年 | 燃料电池 |
罗伯特·芬森 | 德语 | 1842年 | 用液体电极供电 |
Gaston Plante. | 法国 | 1859年 | 铅酸蓄电池 |
Georges Leclanche. | 法国 | 1866年 | 勒克朗谢电池 |
托马斯阿尔瓦爱迪生 | 美国 | 1901年 | 碱性蓄能器 |