银锌蓄电池的工作原理
银锌蓄电池在充好电后,其正极板的活性物质是过氧化银(Ag2O2),负极板的活性物质是锌,电解液是以氢氧化钾为主,并配以锌酸盐的饱和水溶液。放完电后,正极板的活性物质变为银,负极板则变为氢氧化锌[Zn(OH)2]。
放电时,在负极锌与电解液中的氢氧根离子化合,生成氢氧化锌,并放出两个电子,其化学反应式为:
Zn+2OH-→Zn(OH)2+2e
在正极,化学反应分两个阶段进行。第一阶段,过氧化银获得电子并与水化合,生成氧化银(Ag2O)和氢氧根离子,其化学反应式为:
Ag2O2+H2O+2e→Ag2O+OH-
当放电进行到一定程度时,转入第二阶段,氧化银又获得电子,并与水化合,生成银和氢氧根离子,其化学反应式为:
Ag2O+H2O+2e→2Ag+OH-
与此同时,生成的银还会与过氧化银进行如下反应:
2Ag+Ag2O2→2Ag2O
综合以上4个反应式,得到放电时的化学反应式如下:
Ag2O2+2Zn+2H2O→2Ag+2Zn(OH)2
从上述化学反应过程可知,在放电时负极板上的锌被氧化,生成氢氧化锌,同时消耗掉氢氧根离子;正极板上的过氧化银被还原,先生成氧化银,继而生成银,同时消耗掉水,并出现氢氧根离子;电解液中的氢氧化钾并无消耗掉,离子钾和离子氢氧根仅是在两极间起输送电能的用途,但水则参与化学反应,不断被极板吸收,氢氧化钾的浓度越来越大。
银锌蓄电池的化学反应也是可逆的,故充、放电的化学反应式为:
Ag2O2+2Zn+2H2O2Ag+2Zn(OH)2