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作家:David Wang
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    乾電池 Dry Cell Batteries 2-1
    2012/01/04 23:51:30
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    計算機、電子錶、隨身聽、收音機……,都是由小而有效的乾電池驅動,日常生活用的乾電池是100年前發明的,發明者是一個法國化學家George Leclanché

    化學原理啟迪281

    乾電池 Dry Cell Batteries

    1.          計算機、電子錶、隨身聽、收音機……,都是由小而有效的乾電池驅動,日常生活用的乾電池是100年前發明的,發明者是一個法國化學家George Leclanché

    2.          酸性乾電池the acid version dry cell battery的表面有1.鋅內層作為陽極2.碳棒外層黏著潮濕的固體MnO2、固體NH4Cl,碳棒扮演陰極

    3.          電池的半反應如下:

    陽極反應 Zn→Zn22e

    陰極反應 2NH42MnO22e→Mn2O32NH3H2O

    這個電池的電位差約為1.5伏特。

    4.          鹼性乾電池the alkaline version dry cell battery,把酸性乾電池的固體NH4Cl更換成KOHNaOH鹼性乾電池的半反應如下

    陽極反應 Zn2OH→ZnOH2O2e

    陰極反應 2MnO2H2O2e→Mn2O32OH

    5.          鹼性乾電池的續航力比酸性乾電池久,主要是因為陽極鋅在鹼性環境下,被腐蝕的速度比較慢。

    6.          其他種類的乾電池還有「銀電池silver cell」,這是鹼性電池,陽極是Zn陰極用氧化汞Ag2O當氧化劑。計算機常用的汞電池,陽極是Zn,陰極用HgO當氧化劑,電池也是鹼性。

    7.          有一款十分重要的乾電池是鎳鎘電池nickel-cadmium battery,反應如下:

    陽極反應: Cd2OH→Cd(OH)22e

    陰極反應:NiO22H2O2e→Ni(OH)22OH

    就像鉛蓄電池,鎳鎘電池發電後的產物會黏在電極上,我們可用充電的方式解決這個問題,鎳鎘電池可重複充電許多次。

    8.          新研發的超級電池,陽極使用特殊鐵化合物(),因為6價鐵iron強氧化劑,它的化合物非常不穩定,如果能移除鈷和鎳這些雜質,這個問題就能解決,這些超級電池據說可提供比一般乾電池多50%的電力。

    n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles ;圖片來源:Wps.prenhall.com 

    研究心得:

    n   酸性乾電池

    陽極反應 Zn→Zn22e

    陰極反應 2NH42MnO22e→Mn2O32NH3H2O

    Ø  酸性乾電池的陰極反應過程:

    2NH42NH32H

    2MnO22Mn2O22O2)+O→Mn2O3O

    2HO2eH2O

    以上三個反應綜合起來,得到

    2NH42MnO22e→Mn2O32NH3H2O

    n   鹼性乾電池

    陽極反應 Zn2OH→ZnOH2O2e

    陰極反應 2MnO2H2O2e→Mn2O32OH

    酸性乾電池的陽極反應過程

    Zn→Zn22e

    2OH→OHO2H→H2O

    Zn2+O2→ZnO

    綜合以上三個反應過程得到

    Zn2OH→ZnOH2O2e

    酸性乾電池的陰極反應過程

    2MnO2→2Mn22O22

    2O2O22O)+O

    2Mn2+O2O→Mn2O3

    OH2O2eOH2e)+OH→2OH

    綜合以上四個反應過程得到

    2MnO2H2O2e→Mn2O32OH

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