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求電池類型的信息(是指我們生活中的電池要求有結構圖,材料組成,污染情況等)

 推 薦 文 章
更新時間:2022-05-18
要求有結構圖,材料組成,污染情況,裡面的化學物質等
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電池是一種能量轉化與儲存的裝置。它通過反應將化學能或物理能轉化為電能。電池即一種化學電源,它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負極,兩電極浸泡在能提供媒體傳導作用的電解質中,當連接在某一外部載體上時,通過轉換其內部的化學能來提供能。作為一種電的貯存裝置,當兩種金屬(通常是性質有差異的金屬)浸沒於電解液之中,它們可以導電,並在“極板”之間產生一定電動勢。電動勢大小(或電壓)與所使用的金屬有關,不同種類的電池其電動勢也不同。
電池的性能參數主要有電動勢、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時,電池非靜電力(化學力)所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質,與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量,通常用安培小時作單位。在電池反應中,1千克反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行,同時電池內阻也要引起電動勢降,因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大,其內阻越小。
電池的能量儲存有限,電池所能輸出的總電荷量叫做它的容量,通常用安培小時作單位,它也是電池的一個性能參數。電池的容量與電極物質的數量有關,即與電極的體積有關。
實用的化學電池可以分成兩個基本類型:原電池與蓄電池。原電池制成後即可以產生電流,但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱為二次電池,使用前須先進行充電,充電後可放電使用,放電完畢後還可以充電再用。蓄電池充電時,電能轉換成化學能;放電時,化學能轉換成電能

電池的種類

很多,常用電池主要是干電池、蓄電池,以及體積小的微型電池。此外,還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池如太陽電池、溫差電池、核電池等。
干電池
常用的一種是碳-鋅干電池(圖3)。負極是鋅做的圓筒,內有氯化铵作為電解質,少量氯化鋅、惰性填料及水調成的糊狀電解質,正極是四周裹以摻有二氧化錳的糊狀電解質的一根碳棒。電極反應是:負極處鋅原子成為鋅離子(zn++),釋出電子,正極處铵離子(nh嬃)得到電子而成為氨氣與氫氣。用二氧化錳驅除氫氣以消除極化。電動勢約為1.5伏。
蓄電池
種類很多,共同的特點是可以經歷多次充電、放電循環,反復使用。
鉛蓄電池
最為常用,其極板是用鉛合金制成的格柵,電解液為稀硫酸。兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電後,正極處極板上硫酸鉛轉變成二氧化鉛,負極處硫酸鉛轉變成金屬鉛。放電時,則發生反方向的化學反應。
鉛蓄電池的電動勢約為2伏,常用串聯方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時硫酸濃度減小,可用測電解液比重的方法來判斷蓄電池是否需要充電或者充電過程是否可以結束。
鉛蓄電池的優點是放電時電動勢較穩定,缺點是比能量(單位重量所蓄電能)小,對環境腐蝕性強。
由正極板群、負極板群、電解液和容器等組成。充電後的正極板是棕褐色的二氧化鉛(pbo2),負極板是灰色的絨狀鉛(pb),當兩極板放置在濃度為27%~37%的硫酸(h2so4)水溶液中時,極板的鉛和硫酸發生化學反應,二價的鉛正離子(pb2+)轉移到電解液中,在負極板上留下兩個電子(2e-)。由於正負電荷的引力,鉛正離子聚集在負極板的周圍,而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(pbo2)滲入電解液,其中兩價的氧離子和水化合,使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩定的物質——氫氧化鉛〔pb(oh4〕)。氫氧化鉛由4價的鉛正離子(pb4+)和4個氫氧根〔4(oh)-〕組成。4價的鉛正離子(pb4+)留在正極板上,使正極板帶正電。由於負極板帶負電,因而兩極板間就產生了一定的電位差,這就是電池的電動勢。當接通外電路,電流即由正極流向負極。在放電過程中,負極板上的電子不斷經外電路流向正極板,這時在電解液內部因硫酸分子電離成氫正離子(h+)和硫酸根負離子(so42-),在離子電場力作用下,兩種離子分別向正負極移動,硫酸根負離子到達負極板後與鉛正離子結合成硫酸鉛(pbso4)。在正極板上,由於電子自外電路流入,而與4價的鉛正離子(pb4+)化合成2價的鉛正離子(pb2+),並立即與正極板附近的硫酸根負離子結合成硫酸鉛附著在正極上。
隨著蓄電池的放電,正負極板都受到硫化,同時電解液中的硫酸逐漸減少,而水分增多,從而導致電解液的比重下降在實際使用中,可以通過測定電解液的比重來確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下,鉛蓄電池不宜放電過度,否則將使和活性物質混在一起的細小硫酸鉛晶體結成較大的體,這不僅增加了極板的電阻,而且在充電時很難使它再還原,直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過程。

答案補充
鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好(尤其適於干式荷電貯存)、造價較低,因而應用廣泛。采用新型鉛合金,可改進鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵,能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命;采用鉛锂合金鑄造正板柵,則可減少自放電和滿足密封的需要。此外,開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式,並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。


答案補充
電池與環保
廢舊電池潛在的污染已引起社會各界的廣泛關注。我國是世界上頭號干電池生產和消費大國,有資料表明,我國目前有1400多家電池生產企業,1980年干電池的生產量已超過美國而躍居世界第一。1998年我國干電池的生產量達到140億只,而同年世界干電池的總產量約為300億只。
如此龐大的電池數量,使得一個極大的問題暴露出來,那就是如何讓這麼多的電池不去破壞污染我們生存的環境。據我們調查,廢舊電池內含有大量的重金屬以及廢酸、廢鹼等電解質溶液。如果隨意丟棄,腐敗的電池會破壞我們的水源,侵蝕我們賴以生存的莊稼和土地,我們的生存環境面臨著巨大的威脅。如果一節一號電池在地裡腐爛,它的有毒物質能使一平方米的土地失去使用價值;扔一粒紐扣電池進水裡,它其中所含的有毒物質會造成60萬升水體的污染,相當於一個人一生的用水量;廢舊電池中含有重金屬镉、鉛、汞、鎳、鋅、錳等,其中镉、鉛、汞是對人體危害較大的物質。而鎳、鋅等金屬雖然在一定濃度范圍內是有益物質,但在環境中超過極限,也將對人體造成危害。廢舊電池滲出的重金屬會造成江、河、湖、海等水體的污染,危及水生物的生存和水資源的利用,間接威脅人類的健康。

答案補充
隨意丟棄廢舊電池不僅污染環境,也是一種資源浪費。有人算了一筆帳以全國每年生產100億只電池計算,全年消耗15.6萬噸鋅,22.6萬噸二氧化錳,2080噸銅,2.7萬噸氯化鋅,7.9萬噸氯化铵,4.3萬噸碳棒。盡管先進的科技已給了我們正確的指向,但我國的電池污染現象仍不容樂觀。目前我國的大部分廢舊電池混入生活垃圾被一並埋入地下,久而久之,經過轉化使電池腐爛,重金屬溶出,既可能污染地下水體,又可能污染土壤,最終通過各種途徑進入人的食物鏈。生物從環境中攝取的重金屬經過食物鏈的生物放大作用,逐級在較高級的生物中成千上萬倍地富集,然後經過食物鏈進入人的身體,在某些器官中積蓄造成慢性中毒,rb的水俣病就是汞中毒的典型案例。
電池一般分為一次性電池和充電電池。

答案補充
主要的一次性電池包括鋅錳電池(含鋅及二氧化錳)、鋅汞電池(含鋅及氧化汞)及锂電池等幾類。主要的充電電池則包括镉—鎳、鐵—鎳、鋅—銀、鋅—空氣和锂—硫化鐵及鉛酸蓄電池等。我們日常生活中使用最多的是鋅錳電池及鋅汞電池,而使電池造成污染的主要是汞(hg)和镉(cd)。

答案補充
一次性電池和可充電電池

一次性電池俗稱“用完即棄”電池,因為它們的電量耗盡後,無法再充電使用,只能丟棄。常見的一次性電池包括鹼錳電池、鋅錳電池、锂電池、鋅電池、鋅空電池、鋅汞電池、水銀電池、氫氧電池和鎂錳電池。
可充電電池按制作材料和工藝上的不同,常見的有鉛酸電池、鎳镉電池、鎳鐵電池、鎳氫電池、锂離子電池。其優點是循環壽命長,它們可全充放電200多次,有些可充電電池的負荷力要比大部分一次性電池高。普通鎳镉、鎳氫電池使用中,特有的記憶效應,造成使用上的不便,常常引起提前失效。
 

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