極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一,產(chǎn)生極化的原因是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-31 15:38
點擊量：次
在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個電極上進(jìn)行。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳?xì)浠衔锏?。正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導(dǎo)電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機(jī)或無機(jī)非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。當(dāng)外電路斷開時，兩極之間雖然有電位差(開路電壓)，但沒有電流，存儲在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時，在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。因此，電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過程的方向恰與放電相反;電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過程的正常進(jìn)行。因此，電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦);F為法拉第常數(shù)=96500庫=26.8安·小時;n為電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動勢與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式，也是計算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。實際上，當(dāng)電流流過電極時，電極電勢都要偏離熱力學(xué)平衡的電極電勢，這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度(單位電極面積上通過的電流)越大，極化越嚴(yán)重。極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一。極化的原因有三：①由電池中各部分電阻造成的極化稱為歐姆極化;②由電極-電解質(zhì)界面層中電荷傳遞過程的阻滯造成的極化稱為活化極化;③由電極-電解質(zhì)界面層中傳質(zhì)過程遲緩而造成的極化稱為濃差極化。減小極化的方法是增大電極反應(yīng)面積、減小電流密度、提高反應(yīng)溫度以及改善電極表面的催化活性。
當(dāng)電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)完全后，電池再也不能供電了，成了一顆廢電池，通常情況下人們就隨手一丟，再買過另一顆新的。大多數(shù)人會說，這是很正常的哩。但他們沒有想到，就在那舉手投足之下，也是在破壞他們的家園 —— 地球。也許有人會問： “ 就這么一個小東西對于地球來說，能有什么了不起呢!還說什么破壞? ” 電池看上去并不那么具有破壞力，但是看東西不能全看表面。廢電池里含有大量重金屬汞、鎘、錳、鉛等。當(dāng)廢電池日曬雨淋表面皮層銹蝕了，其中的成分就會滲透到土壤和地下水，人們一旦食用受污染的土地生產(chǎn)的農(nóng)作物或是喝了受污染了的水，這些有毒的重金屬就會進(jìn)入人的體內(nèi)，慢慢的沉積下來，對人類健康造成極大的威脅!據(jù)測量一節(jié)一號電池爛在土壤里，可以使 一平方米 土地失去利用價值;一個扣鈕電池可以污染 60 萬升水，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。就近全球 50 億人來計每個月每人丟一顆電池，一年累積下來 600 億顆電池，對地球的破壞力可說是很大的了，其對人類健康危害造成的后果更難以想象了，據(jù)統(tǒng)計，僅 北京市 每年因廢電池而進(jìn)入自然環(huán)境的汞竟然達(dá)到 29.6 噸，這數(shù)目不能不讓人頭痛。所以廢舊電池是不可以隨意丟棄的。在廢電池回收上，各國都很重視。另外，發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的各類鋅錳子電池已是無汞電池了。而且發(fā)達(dá)國家也不允許進(jìn)口含汞電池。因此中國的含汞電池也不能進(jìn)入歐美發(fā)達(dá)地區(qū)。
當(dāng)電池內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)完全后，電池再也不能供電了，成了一顆廢電池，通常情況下人們就隨手一丟，再買過另一顆新的。大多數(shù)人會說，這是很正常的哩。但他們沒有想到，就在那舉手投足之下，也是在破壞他們的家園 —— 地球。也許有人會問： “ 就這么一個小東西對于地球來說，能有什么了不起呢!還說什么破壞? ” 電池看上去并不那么具有破壞力，但是看東西不能全看表面。廢電池里含有大量重金屬汞、鎘、錳、鉛等。當(dāng)廢電池日曬雨淋表面皮層銹蝕了，其中的成分就會滲透到土壤和地下水，人們一旦食用受污染的土地生產(chǎn)的農(nóng)作物或是喝了受污染了的水，這些有毒的重金屬就會進(jìn)入人的體內(nèi)，慢慢的沉積下來，對人類健康造成極大的威脅!據(jù)測量一節(jié)一號電池爛在土壤里，可以使 一平方米 土地失去利用價值;一個扣鈕電池可以污染 60 萬升水，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。就近全球 50 億人來計每個月每人丟一顆電池，一年累積下來 600 億顆電池，對地球的破壞力可說是很大的了，其對人類健康危害造成的后果更難以想象了，據(jù)統(tǒng)計，僅 北京市 每年因廢電池而進(jìn)入自然環(huán)境的汞竟然達(dá)到 29.6 噸，這數(shù)目不能不讓人頭痛。所以廢舊電池是不可以隨意丟棄的。在廢電池回收上，各國都很重視。另外，發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的各類鋅錳子電池已是無汞電池了。而且發(fā)達(dá)國家也不允許進(jìn)口含汞電池。因此中國的含汞電池也不能進(jìn)入歐美發(fā)達(dá)地區(qū)。
