新型化學電池
『壹』 學化學專業的來回答,想研究新型能源,化學電池、燃料電池,應該選哪個專業的。
我本抄科是應用化學專業,直博是點分析的,燃料電池是大連化物所最好,電分析是長春應化所最好,電池產業化方面,南邊是中南大學,北邊是哈工大。中南大學鋰電池產業化做得很好,國內鋰電做得好的企業很多是中南老師孵化的。復旦的超級電容器做得很好,清華的先進電池做得不錯。現在鋰電很火,但利潤已大大下降,超級電容器是個新興的產業,前景不錯,燃料電池離產業化還有一段距離。。。
『貳』 甲烷燃料電池是一種新型化學電源,該電池是以鉑絲為電極,NaOH為電解質溶液,然後從兩極分別通入甲烷和氧
A.根據電極反應式知,甲烷失電子發生氧化反應,所以通入甲烷的電極為負極,故內A正確;
B.通容入甲烷的電極a為負極,通入氧氣的電極b為正極,電子從負極a流向正極b,故B正確;
C.電流的流向與電子流向相反,從b流向a,故C正確;
D.該裝置屬於原電池,是將化學能轉化為電能的裝置,故D錯誤;
故選D.
『叄』 新型化學電源都有哪些
有 「 氫鎳電池 」 、 「 高鐵電池」 錳鹼性電池」 我國首創的「 鐵電池」、「鋅—錳鹼性電池」、我國首創的「海 洋電池」、「燃料電池」(如新型細菌燃料電池、 洋電池」 燃料電池」 如新型細菌燃料電池、 氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、 氫氧燃料電池、丁烷燃料電池、甲醇質子交換膜燃 料電池、CO燃料電池 ) 、 「 鋰離子電池」、 「 銀料電池 、 CO燃料電池) 鋰離子電池」 燃料電池 鋅電池」 紐扣電池」 鋅電池」、「紐扣電池」等。這些電池一般具有高 能環保、經久耐用、電壓穩定、比能量( 能環保、經久耐用、電壓穩定、比能量(單位質量 釋放的能量)高等特點。 釋放的能量)高等特點。參考
http://wapwenku..com/view/d710e6868762caaedd33d49c.html?fr=ala1&ssid=0&from=1086k&uid=wiaui_1320856965_1098&pu=usm%400%2Csz%40224_220&bd_page_type=1
『肆』 什麼叫化學電池
化學電池 網路名片
化學電池將化學能直接轉變為電能的裝置。主要部分是電解質溶液、浸在溶液中的正、負電極和連接電極的導線。依據能否充 電復原,分為原電池和蓄電池兩種
目錄[隱藏]
化學電池的種類1.鋅錳電池
2.鹼性鋅錳電池
3.鉛酸蓄電池
4.鋅銀電池
5.鎘鎳電池和氫鎳以及金屬氫化物鎳電池
6.鋰電池
7.鋰離子電池
8.氫氧燃料電池
9.熔融鹽燃料電池
10.海水電池
新型化學電池(1)鹼性氫氧燃料電池
(2) 磷酸型燃料電池
化學電源的重大意義化學電池的種類 1.鋅錳電池
2.鹼性鋅錳電池
3.鉛酸蓄電池
4.鋅銀電池
5.鎘鎳電池和氫鎳以及金屬氫化物鎳電池
6.鋰電池
7.鋰離子電池
8.氫氧燃料電池
9.熔融鹽燃料電池
10.海水電池
新型化學電池 (1)鹼性氫氧燃料電池
(2) 磷酸型燃料電池
化學電源的重大意義
[編輯本段]化學電池的種類
化學電池按工作性質可分為:一次電池(原電池);二次電池(可充電電池);鉛酸蓄電池。其中:一次電池可分為:糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、鹼性鋅錳電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。二次電池可分為:鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、二次鹼性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為:開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。
1.鋅錳電池
鋅二氧化錳電池(簡稱鋅錳電池) 又稱勒蘭社(Leclanche)電池,是法國科學家勒蘭社(Leclanche,1839-1882)於1868年發明的由鋅(Zn)作負極,二氧化錳(MnO2)為正極,電解質溶液採用中性氯化銨(NH4Cl)、氯化鋅(ZnCl2)的水溶液,面澱粉或漿層紙作隔離層製成的電池稱鋅錳電池,由於其電解質溶液通常製成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈現不流動狀態,故又稱鋅錳干電池。按使用隔離層區分為糊式和板式電池兩種,板式又按電解質液不同分銨型和鋅型電池紙板電池兩種。 干電池用鋅制筒形外殼作負極,位於中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極,在石墨棒的周圍由內向外依次是A:二氧化錳粉末(黑色)------用於吸收在正極上生成的氫氣(以防止產生極化現象);B:用飽和了氯化銨和氯化鋅的澱粉糊作為電解質溶液。 電極反應式為:負極(鋅筒):Zn +– 2e === Zn(NH3)2Cl2↙+2H+ 正極(石墨):2NH4+ === 2NH3 ↑+ H2↑ H2O + 2MnO2 + 2e === 2MnOOH+ 2OH- 總反應:Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 === Zn(NH3)2Cl2↙+2MnOOH 干電池的電壓大約為1.5V,不能充電再生。
2.鹼性鋅錳電池
20世紀中期在鋅錳電池基礎上發展起來的,是鋅錳電池的改進型。電池使用氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)的水溶液做電解質液,採用了與鋅錳電池相反的負極結構,負極在內為膏狀膠體,用銅釘做集流體,正極在外,活性物質和導電材料壓成環狀與電池外殼連接,正、負極用專用隔膜隔開製成的電池。
3.鉛酸蓄電池
1859年法國普蘭特(Plante)發現,由正極板、負極板、電解液、隔板、容器(電池槽)等5個基本部分組成。用二氧化鉛作正極活性物質,鉛作負極活性物質,硫酸作電解液,微孔橡膠、燒結式聚氯乙烯、玻璃纖維、聚丙烯等作隔板製成的電池。 鉛蓄電池可放電也可以充電,一般用硬橡膠或透明塑料製成長方形外殼(防止酸液的泄漏);設有多層電極板,其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛,負極是海綿狀的金屬鉛,正負電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開(以防止電極之間發生短路);兩極均浸入到硫酸溶液中。放電時為原電池,其電極反應為: 負極:Pb + SO42-- 2e === PbSO4 正極:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e === PbSO4 + 2H2O 總反應式為:Pb + PbO2 + 2H2SO4 ====== 2PbSO4 + 2H2O 當放電進行時,硫酸溶液的的濃度將不斷降低,當溶液的密度降到1.18g/ml 時應停止使用進行充電,充電時為電解池,其電極反應如下: 陽極:PbSO4 + 2H2O- 2e === PbO2 + 4H+ + SO42- 陰極:PbSO4 + 2e === Pb + SO42- 總反應式為:2PbSO4 + 2H2O ====== Pb + PbO2 + 2H2SO4 當溶液的密度升到1.28g/ml時,應停止充電。 上述過程的總反應式為: 放電 Pb + PbO2 + 2H2SO4 ====== 2PbSO4 + 2H2O 充電
4.鋅銀電池
一般用不銹鋼製成小圓盒形,圓盒由正極殼和負極殼組成,形似紐扣(俗稱紐扣電池)。盒內正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料,負極蓋一端填充鋅汞合金組成的負極活性材料,電解質溶液為KOH濃溶液。電極反應式如下: 負極:Zn + 2OH- -2e=== ZnO + H2O 正極:Ag2O + H2O + 2e === 2Ag + 2OH- 電池的總反應式為:Ag2O + Zn ====== 2Ag + ZnO 電池的電壓一般為1.59V,使用壽命較長。
5.鎘鎳電池和氫鎳以及金屬氫化物鎳電池
二者均採用氧化鎳或氫氧化鎳作正極,以氫氧化鉀或氫氧化鈉的水溶液作電解質溶液,金屬鎘或金屬氫化物作負極。金屬氫化物電池為20世紀80年代末,利用吸氫合金和釋放氫反應的電化學可逆性發明製成,是小型二次電池主導產品。
6.鋰電池
鋰電池是一類以金屬鋰或含鋰物質作為負極材料的化學電源的總稱通稱鋰電池,分為一次鋰電池和二次鋰電池。
7.鋰離子電池
指能使鋰離子嵌入和脫嵌的碳材料代替純鋰作負極,鋰的化合物作正極,混合電解液作電解質液製成的電池。鋰離子電池是1990年有日本索尼公司研製出並首先實現產品化。國內外已商品化的鋰離子電池正極是LiCoO2,負極是層狀石墨,電池的電化學表達式為(—) C6▏1mol/L LiPF6-EC+DEC▏LiCoO2(+)
8.氫氧燃料電池
這是一種高效、低污染的新型電池,主要用於航天領域。其電極材料一般為活化電極,具有很強的催化活性,如鉑電極、活性碳電極等。電解質溶液一般為40%的KOH溶液。電極反應式如下: 負極:2H2 + 4OH- -4e=== 4H2O 正極:O2 + 2H2O + 4e=== 4OH- 總反應式:2H2 + O2 === 2H2O
9.熔融鹽燃料電池
這是一種具有極高發電效率的大功率化學電池,在加拿大等少數發達國家己接近民用工業化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同,有多個不同的品種,如天然氣、CO、---熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等,一般要在一定的高溫下(確保鹽處於熔化狀態)才能工作。 下面以CO---Li2CO3 + Na2CO3---空氣與CO2型電池為例加以說明: 負極反應式:2CO + 2CO32--4e === 4CO2 正極反應式:O2 + 2CO2 + 4e=== 2CO32- 總反應式為:2CO + O2 === 2CO2 該電池的工作溫度一般為6500C
10.海水電池
1991年,我國科學家首創以鋁---空氣---海水為材料組成的新型電池,用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質,靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。其電極反應式如下: 負極:4Al – 12e === 4Al3+ 正極:3O2 + 6H2O + 12e === 12OH- 總反應式為:4Al + 3O2 + 6H2O === 4Al(OH)3 這種電池的能量比普通干電池高20---50倍!
[編輯本段]新型化學電池
(1)鹼性氫氧燃料電池
這種電池用30%-50%KOH為電解液,在100°C以下工作。燃料是氫氣,氧化劑是氧氣。其電池圖示為 (―)C|H2|KOH|O2|C(+) 電池反應為 負極 2H2 + 4OH―4e=4H2O 正極 O2 + 2H2O + 4e=4OH 總反應 2H2 + O2=2H2O 鹼性氫氧燃料電池早已於本世紀60年代就應用於美國載人宇宙飛船上,也曾用於叉車、牽引車等,但其作為民用產品的前景還評價不一。否定者認為電池所用的電解質KOH很容易與來自燃料氣或空氣中的CO2反應,生成導電性能較差的碳酸鹽。另外,雖然燃料電池所需的貴金屬催化劑載量較低,但實際壽命有限。肯定者則認為該燃料電池的材料較便宜,若使用天然氣作燃料時,它比唯一已經商業化的磷酸型燃料電池的成本還要低。
(2) 磷酸型燃料電池
它採用磷酸為電解質,利用廉價的炭材料為骨架。它除以氫氣為燃料外,現在還有可能直接利用甲醇、天然氣、城市煤氣等低廉燃料,與鹼性氫氧燃料電池相比,最大的優點是它不需要CO2處理設備。磷酸型燃料電池已成為發展最快的,也是目前最成熟的燃料電池,它代表了燃料電池的主要發展方向。目前世界上最大容量的燃料電池發電廠是東京電能公司經營的11MW美日合作磷酸型燃料電池發電廠,該發電廠自1991年建成以來運行良好。近年來投入運行的100多個燃料電池發電系統中,90%是磷酸型的。市場上供應的磷酸型發電系統類型主要有日本富士電機公司的50KW或100KW和美國國際燃料電池公司提供的200KW。 富士電機已提供了70多座電站,現場壽命超過10萬小時。 磷酸型燃料電池目前有待解決的問題是:如何防止催化劑結塊而導致表面積收縮和催化劑活性的降低,以及如何進一步降低設備費用。
[編輯本段]化學電源的重大意義
化學能轉換為電能的原理的發現和各式各樣電池裝置的發明,是貯能和供能技術的巨大進步,是化學對人類的一項重大貢獻,極大地推進了現代化的進程,改變了人們的生活方式,提高了人們的生活質量
『伍』 一種新型的燃料電池,高二化學
負極永遠發生氧化反應,因此是失電子反應,搞反了,錯
B 負極生成CO2,消耗OH-,PH值變小
C 根據總反應我們知道消耗KOH,因此KOH濃度變小
D 根據總反應我們知道,消耗1mol乙烷,同時消耗3.5molO2,轉移電子為3.5x4=14mol 正確
『陸』 化學電池的新型化學電池
這種電池用30%-50%KOH為電解液,在100°C以下工作。燃料是氫氣,氧化劑是氧氣。其電池圖示為 (―)C|H2|KOH|O2|C(+)
電池反應為 :
負極
正極
總反應
鹼性氫氧燃料電池早已於本世紀60年代就應用於美國載人宇宙飛船上,也曾用於叉車、牽引車等,但其作為民用產品的前景還評價不一。否定者認為電池所用的電解質KOH很容易與來自燃料氣或空氣中的CO2反應,生成導電性能較差的碳酸鹽。另外,雖然燃料電池所需的貴金屬催化劑載量較低,但實際壽命有限。肯定者則認為該燃料電池的材料較便宜,若使用天然氣作燃料時,它比唯一已經商業化的磷酸型燃料電池的成本還要低。 它採用磷酸為電解質,利用廉價的炭材料為骨架。它除以氫氣為燃料外,現在還有可能直接利用甲醇、天然氣、城市煤氣等低廉燃料,與鹼性氫氧燃料電池相比,最大的優點是它不需要CO2處理設備。磷酸型燃料電池已成為發展最快的,也是目前最成熟的燃料電池,它代表了燃料電池的主要發展方向。目前世界上最大容量的燃料電池發電廠是東京電能公司經營的11MW美日合作磷酸型燃料電池發電廠,該發電廠自1991年建成以來運行良好。近年來投入運行的100多個燃料電池發電系統中,90%是磷酸型的。市場上供應的磷酸型發電系統類型主要有日本富士電機公司的50KW或100KW和美國國際燃料電池公司提供的200KW。
富士電機已提供了70多座電站,現場壽命超過10萬小時。
磷酸型燃料電池目前有待解決的問題是:如何防止催化劑結塊而導致表面積收縮和催化劑活性的降低,以及如何進一步降低設備費用。
『柒』 美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學電池,其構造如圖所示;兩個電極均由多孔性碳制
()氫氧燃料電池中,通入氫氣的一極為電源的負極,通入氧氣的一極為原電池的正極,由於電解質溶液呈鹼性,則負極電極反應式為:2H2-4e-+4OH-=4H2O(或H2-2e-+2OH-=2H2O),正極電極反應式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,
故答案為:負;正;2H2-4e-+4OH-=4H2O(或H2-2e-+2OH-=2H2O);O2+4e-+2H2O=4OH-;
(2)航天員的生活用水可以由A裝置提供,已知這種電池生成350g水時能發電1度(約3600kJ),2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-572kJ?mol-1 ;理論上生成350g水依據熱化學方程式計算為,
350g×572KJ/mol |
36g/mol |
能量的轉化效率=
3600KJ |
5561KJ |
答:能量轉化率為64.7%;
(3)燈泡發光0.5h所需電量為,1.5×10-3kW×0.5h=7.5×10-4度,相當於7.5×10-4×3600KJ=2.7KJ,據反應2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)+572kJ,所需氫氣物質的量為:
2×2.7 |
572 |
答:消耗標准狀況下的H20.202L;
(4)圖中H2換成CH4時所構成的甲烷燃料電池中,甲烷燃燒生成二氧化碳和水,二氧化碳和氫氧化鉀反應生成碳酸鉀和水,所以電池的反應的離子方程式為:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O
其中正極上是氧氣得到電子發生還原反應,電極反應式為:O2+2H2O+4e-=4OH-;電池總反應的離子方程式減去正極電極反應×2,得到負極電極反應:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
故答案為:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O.
『捌』 正在研製的一種新型汽油燃料電池是將化學能轉化為 能的裝置,但目前這種電池
化學電源
化學電源又稱電池,是一種能將化學能直接轉變成電能的裝置,它在國民經濟、科學技術、軍事和日常生活方面均獲得廣泛應用。
化學電池使用面廣,品種繁多,按照其使用性質可分為二類:干電池、蓄電池、燃料電池。按電池中電解質性質分為:鹼性電池、酸性電池、中性電池。
一、干電池
干電池也稱一次電池,即電池中的反應物質在進行一次電化學反應放電之後就不能再次使用了。常用的有鋅錳干電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等。
鋅錳干電池是日常生活中常用的干電池,其結構如右圖所示:
正極材料:MnO2、石墨棒
負極材料:鋅片
電解質:NH4Cl、ZnCl2及澱粉糊狀物
電池符號可表示為
(-) Zn|ZnCl2、NH4Cl(糊狀)‖MnO2|C(石墨) (+)
負極:Zn=Zn2++2e
正極:2MnO2+2NH4++2e=Mn2O3+2NH3+H2O
總反應:Zn+2MnO2+2NH4+=2Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
鋅錳干電池的電動勢為1.5V。因產生的NH3氣被石墨吸附,引起電動勢下降較快。如果用高導電的糊狀KOH代替NH4Cl,正極材料改用鋼筒,MnO2層緊靠鋼筒,就構成鹼性鋅錳干電池,由於電池反應沒有氣體產生,內電阻較低,電動勢為1.5V,比較穩定。
二、蓄電池
蓄電池是可以反復使用、放電後可以充電使活性物質復原、以便再重新放電的電池,也稱二次電池。其廣泛用於汽車、發電站、火箭等部門。由所用電解質的酸鹼性質不同分為酸性蓄電池和鹼性蓄電池。
(-)酸性鉛蓄電池
鉛蓄電池由一組充滿海綿狀金屬鉛的鉛銻合金格板做負極,由另一組充滿二氧化鋁的鉛銻合金格板做正極,兩組格板相間浸泡在電解質稀硫酸中,放電時,電極反應為:
負極:Pb+SO42-=PbSO4+2e
正極:PbO2+SO42-十4H++2e=PbSO4+2H2O
總反應:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4十2H2O
放電後,正負極板上都沉積有一層PbSO4,放電到一定程度之後又必須進行充電,充電時用一個電壓略高於蓄電池電壓的直流電源與蓄電池相接,將負極上的PbSO4還原成Pb,而將正極上的PbSO4氧化成PbO2,充電時發生放電時的逆反應:
陰極:PbSO4+2e=Pb+SO42-
陽極:PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H++2e
總反應:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+H2SO4
正常情況下,鉛蓄電池的電動勢是2.1V,隨著電池放電生成水,H2SO4的濃度要降低,故可以通過測量H2SO4的密度來檢查蓄電池的放電情況。鉛蓄電池具有充放電可逆性好、放電電流大、穩定可靠、價格便宜等優點,缺點是笨重,常用作汽車和柴油機車的啟動電源,坑道、礦山和潛艇的動力電源,以及變電站的備用電源。
(二)鹼性蓄電池
日常生活中用的充電電池就屬於這類。它的體積、電壓都和干電池差不多,攜帶方便,使用壽命比鉛蓄電池長得多,使用信當可以反復充放電上千次,但價格比較貴。商品電池中有鎳-鎘(Ni-Cd)和鎳一鐵(Ni-Fe)兩類,它們的電池反應是:
Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2
Fe+2NaO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Fe(OH)2
反應是在鹼性條件下進行的,所以叫鹼性蓄電池。
三、新型燃料電池
燃料電池與前兩類電池的主要差別在於:它不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內,而是在工作時不斷從外界輸入氧化劑和還原劑,同時將電極反應產物不斷排出電池。燃料電池是直接將燃燒反應的化學能轉化為電能的裝置,能量轉化率高,可達80%以上,而一般火電站熱機效率僅在30%~40%之間。燃料電池具有節約燃料、污染小的特點。
燃料電池以還原劑(氫氣、煤氣、天然氣、甲醇等)為負極反應物,以氧化劑(氧氣、空氣等)為正極反應物,中燃料極、空氣極和電解質溶液構成。電極材料多採用多孔碳、多孔鎳、鉑、鈀等貴重金屬以及聚四氟乙烯,電解質則有鹼性、酸性、熔融鹽和固體電解質等數種。
以鹼性氫氧燃料電池為例,它的燃料極常用多孔性金屬鎳,用它來吸附氫氣。空氣極常用多孔性金屬銀,用它吸附空氣。電解質則由浸有KOH溶液的多孔性塑料製成,其電池符號表示為:
Ni|H2|KOH(30%)|O2|Ag
負極反應:2H2+4OH-=4H2O+4e
正極反應:O2+2H2O+4e=4OH-
總反應:2H2+O2=2H2O
電池的工作原理是:當向燃料極供給氫氣時,氫氣被吸附並與催化劑作用,放出電子而生成H+,而電子經過外電路流向空氣極,電子在空氣極使氧還原為OH-,H+和OH-在電解質溶液中結合成H2O。氫氧燃料電池的標准電動勢為1.229V。
氫氧燃料電池目前已應用於航天、軍事通訊、電視中繼站等領域,隨著成本的下降和技術的提高,可望得到進一步的商業化作用。
四、海洋電池
1991年,我國首創以鋁-空氣-海水為能源的新型電池,稱之為海洋電池。它是一種無污染、長效、穩定可靠的電源。海洋電池徹底改變了以往海上航標燈兩種供電方式:一是一次性電池,如鋅錳電池、鋅銀電池、鋅空(氣)電池等。這些電池體積大,電能低,價格高。二是先充電後給電的二次性電源,如鉛蓄電池,鎳鎘電池等。這種電池要定期充電,工作量大,費用高。
海洋電池,是以鋁合金為電池負極,金屬(Pt、Fe)網為正極,用取之不盡的海水為電解質溶液,它靠海水中的溶解氧與鋁反應產生電能的。我們知道,海水中只含有0.5%的溶解氧,為獲得這部分氧,科學家把正極製成仿魚鰓的網狀結構,以增大表面積,吸收海水中的微量溶解氧。這些氧在海水電解液作用下與鋁反應,源源不斷地產生電能。兩極反應為:
負極:(Al):4Al-12e=4Al3+
正極:(Pt或Fe等):3O2+6H2O十12e=12OH-
總反應式:4Al+3O2十6H2O=4Al(OH)3↓
海洋電池本身不含電解質溶液和正極活性物質,不放入海洋時,鋁極就不會在空氣中被氧化,可以長期儲存。用時,把電池放入海水中,便可供電,其能量比干電池高20~50倍。
電池設計使用周期可長達一年以上,避免經常交換電池的麻煩。即使更換,也只是換一塊鋁板,鋁板的大小,可根據實際需要而定。
海洋電池沒有怕壓部件,在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋電池,以海水為電解質溶液,不存在污染,是海洋用電設施的能源新秀。
五、高能電池
具有高「比能量」和高「比功率」的電池稱為高能電池。所謂「比能量」和「比功率」是指控電池的單位質量或單位體積計算電池所能提供的電能和功率。高能電池發展快、種類多。
(-)銀一鋅電池
電子手錶、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的,它們所用的電池體積很小,有「紐扣」電池之稱。它們的電極材料是Ag2O2和Zn,所以叫銀一鋅電池。電極反應和電池反應是:
負極:2Zn+4OH-=2Zn(OH)2+4e
正極:Ag2O2+2H2O+4e=Ag+4OH-
電池反應:2Zn+Ag2O2+2H2O=2Zn(OH)2+2Ag
利用上述化學反應也可以製作大電流的電池,它具有質量輕、體積小等優點。這類電池已用於宇航、火箭、潛艇等方面。
(二)鋰-二氧化錳非水電解質電池
以鋰為負極的非水電解質電池有幾十種,其中性能最好、最有發展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質電池,這種電池以片狀金屬及為負極,電解活性MnO2作正極,高氯酸及溶於碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機溶劑作為電解質溶液,以聚丙烯為隔膜,電池符號可表示為:
Li|LiClO4|MnO2|C(石墨)
負極反應:Li=Li++e
正極反應:MnO2+Li++e=LiMnO2
總反應:Li+MnO2=LiMnO2
該種電池的電動勢為2.69V,重量輕、體積小、電壓高、比能量大,充電1000次後仍能維持其能力的90%,貯存性能好,已廣泛用於電子計算機、手機、無線電設備等。
(三)鈉+硫電池
它以熔融的鈉作電池的負極,熔融的多硫化鈉和硫作正極,正極物質填充在多孔的碳中,兩極之間用陶瓷管隔開,陶瓷管只允許Na+通過。放電分二步進行:
第一步放電
負極:Na=Na++e
正極:2Na++5S+2e=Na2S5(l)
總反應:2Na+5S=Na2S5(l)
負極上生成的Na+通過陶瓷管,進入正極與硫進行作用,生成Na2S5,使正極成為S和Na2S5現混合物,直到將破全部轉化成Na2S5為止,當正極的硫被消耗完之後轉為第二步放電反應。
第二步放電
負極:2Na=2Na+2e
正極:2Na++4Na2S5+2e=5Na2S4(l)
總反應:2Na+4Na2S5+2e=5Na2S4(l)
當Na2S5作用完後,電池放電轉入後期工作。
第三步放電
負極:2Na=2Na+2e
正極:2Na+Na2S4+2e=2Na2S2(l)
總反應:2Na+Na2S4=N a2S2(l)
鈉-硫電池的電動勢為2.08V,可作為機動車輛的動力電池。為使金屬鈉和多硫化鈉保持液態,放電過程應維持在300℃左右。