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什么是电化学电池?

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点击次数:297 更新时间:2022年08月17日17:07:24 打印此页 关闭

电化学电池是一种可以从其中发生的化学反应中产生电能或使用提供给它的电能来促进其中的化学反应的装置。这些设备能够将化学能转化为电能,反之亦然。电化学电池的一个常见示例是标准的 1.5 伏电池,用于为许多电器(如电视遥控器和时钟)供电。

这种能够从其中发生的化学反应中产生电流的电池称为原电池或伏打电池。或者,当电流通过它们时引起化学反应的电池称为电解电池。

下面提供了详细说明电化学电池不同部分的图表。

电化学电池图

电化学电池

电化学电池通常由阴极和阳极组成。阴极和阳极的主要特征如下表所示。

阴极阳极
用正号表示,因为这里消耗了电子用负号表示,因为电子在这里被释放
还原反应发生在电化学电池的阴极此处发生氧化反应
电子进入阴极电子离开阳极

一般约定规定阴极必须表示在右侧,而阳极表示在左侧,同时表示电化学电池。

半电池和电池电位

  • 电化学电池由两个半电池组成,每个半电池都包含一个浸在电解质中的电极。相同的电解质可用于两个半电池。
  • 这些半电池通过盐桥连接,盐桥为它们之间的离子接触提供了平台,而不允许它们相互混合。盐桥的一个例子是浸在硝酸钾或氯化钠溶液中的滤纸。
  • 电化学电池的半电池之一由于氧化而失去电子,而另一个在还原过程中获得电子。可以注意到,两个半电池都发生平衡反应,一旦达到平衡,净电压变为0,电池停止发电。
  • 与电解质接触的电极失去或获得电子的趋势由其电极电位描述。这些电势的值可用于预测整个电池电势。通常,电极电位是在标准氢电极作为参比电极(已知电位的电极)的帮助下测量的。

初级和次级电池

  • 原电池基本上是使用和投掷的原电池。在这些电池中发生的电化学反应本质上是不可逆的。因此,反应物被消耗以产生电能,并且一旦反应物完全耗尽,电池就会停止产生电流。
  • 二次电池(也称为可充电电池)是电化学电池,其中电池具有可逆反应,即电池既可以用作原电池,也可以用作电解电池。
  • 大多数原电池(串联、并联或两者结合的多个电池)被认为是浪费且对环境有害的设备。这是因为它们需要的能量大约是制造过程中所含能量的 50 倍。它们还含有许多有毒金属,被认为是危险废物。

电化学电池的类型

两种主要类型的电化学电池是

1.原电池(也称为伏打电池)

2. 电解槽

原电池和电解电池之间的主要区别如下表所示。

原电池/伏打电池电解槽
在这些电化学电池中,化学能转化为电能。电能在这些细胞中转化为化学能。
在这些细胞中发生的氧化还原反应本质上是自发的。在这些电池中进行氧化还原反应需要输入能量,即反应是非自发的。
在这些电化学电池中,阳极带负电,阴极带正电。这些电池具有带正电的阳极和带负电的阴极。
电子来源于经历氧化的物质。电子来自外部来源(例如电池)。

电化学电池的应用

  • 电解池用于许多有色金属的电解精炼。它们也用于这些金属的电解沉积。
  • 高纯度铅、锌、铝和铜的生产涉及使用电解池。
  • 金属钠可以从熔融氯化钠中提取出来,方法是将其置于电解池中并通过电流。
  • 许多商业上重要的电池(例如铅酸电池)都是由原电池组成的。
  • 燃料电池是一类重要的电化学电池,可在几个偏远地区用作清洁能源。

电化学电池常见问题

盐桥在电化学电池中的作用是什么?

盐桥完成了电化学电池的电路,从而允许电流通过它。它还有助于保持电池的整体电中性。

什么是标准电极电位?

电极的标准电极电位可以定义为在标准条件(温度 = 298K,压力 = 1 个大气压,反应物质的统一浓度)下电极和电解质之间产生的电位差。它由符号“E o cell ”表示。单击此处了解有关标准电极电位的更多信息。

阴极和阳极之间的主要区别是什么?

电化学电池的阴极是发生还原的位置。它通常用正 (+) 号表示。电子从阳极流向阴极。在电化学电池中,阳极是发生氧化的电极。它用负号 (-) 表示。

电化学电池是否有可能具有带正电的阳极或带负电的阴极?

是的,电解池的阳极带正电(阴极带负电)。然而,尽管有负电荷,但阳极仍会发生氧化。在这些电化学电池中发生的化学反应本质上是非自发的。

什么是电解槽?

电解电池是一类使用电流来促进电池反应的电化学电池。这种细胞内部发生的化学反应通常被称为电解。电解池可用于将铝土矿分解成铝和其他成分。这种电池也可用于将水电解成氢气和氧气。

因此,讨论了电化学电池的关键概念和类型。要了解有关电化学相关重要概念的更多信息,例如能斯特方程,请在 BYJU'S 注册并在智能手机上下载移动应用程序。

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