银锌电池电极反应式

2019-08-19      10498 次浏览

银锌蓄电池电动势的变化,主要受正极板的化学反应阶段性影响,而与电解液的密度无关。银锌蓄电池正、负极的电极电位φ与氢氧化钾百分比浓度N的关系如图1所示。从图中可以看出氢氧化钾浓度变化(相当于密度变化)时,正、负极的电极电位都要变化,但它们的差值即电池的电动势基本保持不变。因此,银锌蓄电池的电动势与电解液的密度无关。


与铅蓄电池一样,银锌蓄电池的内电阻也由极板电阻、电解液电阻和极板与电解液的接触电阻组成。由于银锌蓄电池在充、放电过程中不消耗氢氧化钾,因此内电阻的变化受电解液的影响较小,主要由极板生成物质的电阻决定。例如在放电过程的第一阶段,正极板生成阻值较高的氧化银,负极板也部分被氢氧化锌所遮盖,因此内电阻将逐渐增大。笫二阶段由于正极板生成导电性很好的银,因此内电阻反而有所减小。


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,并产生氢氧根离子;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作用,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


   银锌电池电极反应式

常用的纽扣式银锌电池,放电时的电极反应式分别为:


Zn极Zn+2OH--2e-====Zn(OH)2


Ag2O极Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH


   十大原电池与电极反应式

一、十大原电池


1、普通锌锰干电池:Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O


负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+


正极(C):2MnO2+2e-+2NH4+=Mn2O3+2NH3↑+H2O


碱性锌锰干电池:Zn+2MnO2+H2OZn(OH)2+Mn2O3


负极(Zn):Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2


正极(C):2MnO2+2e-+H2O=Mn2O3+2OH-


2、铅蓄电池:2pbSO4+2H2O充电=放电pb+pbO2+2H2SO4


负极(pb):pb-2e-+SO42-=pbSO4


正极(pbO2):pbO2+2e-+4H++SO42-=pbSO4+2H2O


3、钮扣电池:Ag2O+Zn=2Ag+ZnO


负极(Zn):Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O


正极(Ag2O):Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-


4、镍镉电池:Cd(OH)2+2Ni(OH)2充电=放电Cd+2NiO(OH)+2H2O


负极(Cd):Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2


正极[NiO(OH)]:2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-


5、银锌电池:Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2


负极(Zn):Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2


正极(Ag2O):Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-


6、氢镍电池:H2+2NiO(OH)2Ni(OH)2


负极(通入H2):H2-2e-+2OH-=2H2O


正极[NiO(OH)]:2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-


7、心脏起搏器:2Zn+O2+4HCl=2ZnCl2+2H2O


负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+


正极(通入氧气):O2+4e-+4H+=2H2O


8、海水标志灯:4Al+O2+6H2O=4Al(OH)3


负极(Al):Al-3e-=Al3+


正极(通入O2):O2+4e-+2H2O=4OH-


9、氢氧燃料电池:2H2+O2=2H2O


酸电解质负极(通入H2):H2-2e-=2H+


正极(通入氧气):O2+4e-+4H+=2H2O


碱电解质:负极(通入H2):H2-2e-+2OH-=2H2O


正极(通入氧气):O2+4e-+2H2O=4OH-


碳酸钠电解质:负极(通入H2):H2-2e-+CO32-=CO2↑+H2O


正极(通入氧气和二氧化碳):O2+4e-+2CO2=2CO32-


NiO电解质:负极(通入H2):H2-2e-+O2-H2O


正极(通入氧气):O2+4e-=2O2-


10、锂电池:Li+FepO4=LiFepO4


负极(Li):Li-e-=Li+


正极(FepO4):FepO4+e-+Li+=LiFepO4


二、电极反应式的书写


以氢气与氧气在碱性环境中的燃料电池为例。


1、先分析总反应,失去电子的物质为负极,得到电子的物质为正极;2、然后分析物质失去电子或者得到电子应该变成什么;


例如,氢气失去电子应该变成氢离子,氧气得到电子应该变成氧离子;3、然后再考虑电解质环境;


如碱电解质环境,氢离子不可能存在,应该和氢氧根离子生成水,而氧离子在水溶液中不存在,应该与水反应生成氢氧根离子(由氧化钠与水反应迁移过来)。这样,就有了氢氧燃料电池在KOH作电解质的电极反应式。


负极(通入H2):H2-2e-+2OH-2H2O


正极(通入氧气):O2+4e-+2H2O=4OH-


相关文章

推荐品类

为您推荐

东莞市钜大电子有限公司 粤ICP备07049936号