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干电池的发电原理

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1. 电池,通常指含有化学物质并能够产生电能的容器或其复合部分。

2. 随着科技进步,电池现泛指为小型电能产生装置。

3. 电池内部的化学能转换为电能,依赖于电池内部的氧化还原反应,这些反应在两个电极上同时进行。

4. 负极由电位较负、在电解质中稳定的还原剂构成,例如锌、镉、铅或氢、碳氢化合物。

5. 正极由电位较正、在电解质中稳定的氧化剂构成,例如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等。

6. 电解质提供良好的离子导电性,包括水溶液的酸、碱、盐,非水溶液的有机或无机物质,熔融盐或固体电解质。

7. 当外电路未连接时,电池两极存在电位差,但无电流流动,化学能未转化为电能。

8. 外电路闭合后,电位差驱动电流通过电路,电池内部发生氧化或还原反应,实现电荷和物质的传递。

9. 充电过程中,电池内部的电荷和物质传递方向与放电相反,要求电极反应为可逆,以保证充电过程的正常进行。

10. 电池的电动势与电池反应之间存在热力学关系,即纽曼-欧姆定律,用于计算电池的能量转换效率。

11. 电流通过电极时,电极电势会偏离热力学平衡电势,这种现象称为极化,会导致电池能量损失。

12. 极化主要有三种类型:欧姆极化、活化极化和浓差极化,它们分别源于电池内电阻、电极-电解质界面电荷传递阻滞和传质迟缓。

13. 为减小极化,可以采取增大电极反应面积、降低电流密度、升高反应温度和改善电极催化活性的措施。