干电池(Drycell)是一种以糊状电解液来产生直流电的化学电池(湿电池则为使用液态电解液的化学电池),属于一次电池,是日常生活之中为普遍使用,以及轻便的电池。它可在实验室内自制的电池们可以使用于很多电器用品上。那么干电池的工作原理是什么呢?
常见的干电池为锌锰电池(或称碳锌电池,即dryLeclanchécell)。
普通干电池大都是锰锌电池,中间是正极碳棒,外包石墨和二氧化锰的混合物,再外是一层纤维网。网上涂有很厚的电解质糊,其构成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐剂。
碱性锌锰干电池电极原理
干电池的主要工作原理就是氧化还原反应在闭合回路中实现!(和原电池非常类似,就是将化学能转变为电能)
碱性锌锰干电池电极反应式为:Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2++Mn2O3+2NH3+H2O
金属锌皮做的筒,也就是负极,电池放电就是氯化氨与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒,锌的电解反应是会释放氢气的,这气体是会增加电池内阻的,而和石墨相混的二氧化锰就是用来吸收氢气的。但若电池连续工作或是用的太久,二氧化锰就来不及或已近饱和没能力再吸收了,此时电池就会因内阻太大而输出电流太小而失去作用。但此时若将电池加热,或放置一段时间,它内部的聚集氢气就会受热放出或缓慢放出。二氧化锰也到了还原恢复,那电池就又有活力了!
干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的。干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于特种、科研、电信、航海、特种、医学等国民经济中的各个领域,十分好用。]
在有些干电池的外壳上,两端标着+、-符号,中间注明“电压1.5V”的字样,表明它的电极和电压。
干电池的外壳是一个用锌做成的筒,里面装着化学药品,锌筒中央立着一根碳棒,碳棒顶端固定着一个铜帽。
干电池内由于发生化学变化,碳棒上聚集了许多正电荷,锌筒表面上聚集了许多负电荷。碳棒和锌筒叫做干电池的电极,聚集正电荷的碳棒叫正极,聚集负电荷的锌筒叫负极。干电池外壳上符号+、-分别表示电池的正极和负极。
“电压1.5V”表示电池两极之间的电压是1.5伏(电压的单位)。什么是电压?可以用水流的情况来比喻说明。
如果打开开关,在水管中就要形成由水塔向用户流动的水流。这是因为的水塔的水面比用户高,从而在连接两者的水管中产生了水压。抽水机的作用是不断地把水从低处抽到水塔高处,使水塔处的水位总比用户处高,保持两者之间有一定的水压,从而使水不断地流动。
当用导线把小灯泡连接到电池的两极之间时,小灯泡亮了,表明电路里有了电流。电路里的自由电荷所以能发生定向移动形成电流,是因为电源的正极有多余的正电荷,电源的负极有多余的负电荷,从而在电路上产生了电压。电源的作用跟抽水机相似,它不断使正电荷聚集在正极上,负电荷聚集在负极上,保持两极间有一定的电压,使连接导体中不断有电流通过。