化學(xué)名詞解釋：

原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。所以，根據(jù)定義，普通的干電池、燃料電池都可以稱為原電池。組成原電池的基本條件是：將兩種活潑性不同的金屬(或石墨)用導(dǎo)線連接后插入電解質(zhì)溶液中。電流的產(chǎn)生是由于氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行的結(jié)果。原電池中，較活潑的金屬做負(fù)極，較不活潑的金屬做正極。負(fù)極本身易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子沿導(dǎo)線流向正極，正極上一般為電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)。在原電池中，外電路為電子導(dǎo)電，電解質(zhì)溶液中為離子導(dǎo)電。

原電池 - 基本簡介

原電池primarybattery一種將活性物質(zhì)中化學(xué)能通過氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能輸出的裝置。又稱化學(xué)電池。由于各種型號的原電池氧化還原反應(yīng)的可逆性很差，放完電后，不能重復(fù)使用，故又稱一次電池。它通常由正電極、負(fù)電極、電解質(zhì)、隔離物和殼體構(gòu)成，可制成各種形狀和不同尺寸，使用方便。廣泛用于工農(nóng)業(yè)、國防工業(yè)和通信、照明、醫(yī)療等部門，并成為日常生活中收音機(jī)、錄音機(jī)、照相機(jī)、計(jì)算器、電子表、玩具、助聽器等常用電器的電源。原電池一般按負(fù)極活性物質(zhì)(如鋅、鎘、鎂、鋰等)和正極活性物質(zhì)(如錳、汞、二氧化硫、氟化碳等)分為鋅錳電池、鋅空氣電池、鋅銀電池、鋅汞電池、鎂錳電池、鋰氟化碳電池、鋰二氧化硫電池等。鋅錳電池產(chǎn)量最大，常按電解質(zhì)分為氯化銨型和氯化鋅型，并按其隔離層分為糊式電池和低極電池。以氫氧化鉀為電解質(zhì)的鋅錳電池，由于其負(fù)極(鋅)的構(gòu)造與其他鋅錳電池不同而習(xí)慣上另作一類，稱為堿性鋅錳電池，簡稱堿錳電池，俗稱堿性電池。

原電池是一類使化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的換能裝置。原電池連續(xù)放電或間歇放電后不能以反向電流充電的方法使兩電極的活性物質(zhì)回復(fù)到初始狀態(tài)，即電極活性物質(zhì)只能利用一次。故亦稱一次性電池。

原電池 - 常見類型

兩大類型

吸氧腐蝕

金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中而發(fā)生的電化腐蝕，叫吸氧腐蝕.

例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬于吸氧腐蝕，其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極(Fe)：Fe-2e=Fe2+

正極(C)：2H2O+O2+4e=4OH-

鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕。

析氫腐蝕

在酸性較強(qiáng)的溶液中發(fā)生電化腐蝕時(shí)放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會(huì)吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質(zhì)溶液，使水里的H+增多。是就構(gòu)成無數(shù)個(gè)以鐵為負(fù)極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。這些原電池里發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是：

負(fù)極(鐵)：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+

正極(碳)：溶液中的H+被還原2H++2e=H2↑

這樣就形成無數(shù)的微小原電池。最后氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。

三種電池

常用原電池有鋅-錳干電池、鋅-汞電池、鋅-銀扣式電池及鋰電池等

1：鋅-錳干電池：鋅-錳電池具有原材料來源豐富、工藝簡單，價(jià)格便宜、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，成為人們使用最多、最廣泛的電池品種。鋅-錳電池以鋅為負(fù)極，以二氧化錳為正極。按照基本結(jié)構(gòu)，鋅-錳電池可制成圓筒形、扣式和扁形，扁形電池不能單個(gè)使用，可組合疊層電池(組)。按照所用電解液的差別將鋅-錳電池分為三個(gè)類型：

(1)銨型鋅-錳電池：電解質(zhì)以氯化銨為主，含少量氯化鋅。

電池符號：(-)Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(+)

總電池反應(yīng)：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)

(2)鋅型鋅-錳電池：又稱高功率鋅-錳電池，電解質(zhì)為氯化鋅，具有防漏性能好，能大功率放電及能量密度較高等優(yōu)點(diǎn)，是鋅-錳電池的第二代產(chǎn)品，20世紀(jì)70年代初首先由德國推出。與銨型電池相比鋅型電池長時(shí)間放電不產(chǎn)生水，因此電池不易漏液。

電池符號：(-)Zn│ZnCl2│MnO2(+)

總電池反應(yīng)(長時(shí)間放電)：

Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4

(3)堿性鋅-錳電池：這是鋅-錳電池的第三代產(chǎn)品，具有大功率放電性能好、能量密度高和低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)。

電池符號：(-)Zn│KOH│MnO2(+)

總電池反應(yīng)：Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2

鋅-錳電池額定開路電壓為1.5V，實(shí)際開路電壓1.5-1.8V，其工作電壓與放電負(fù)荷有關(guān)，負(fù)荷越重或放電電阻越小，閉路電壓越低。用于手電筒照明時(shí)，典型終止電壓為0.9V，某些收音機(jī)允許電壓降至0.75V。

2.鋰原電池：又稱鋰電池，是以金屬鋰為負(fù)極的電池總稱。鋰的電極電勢最負(fù)相對分子質(zhì)量最小，導(dǎo)電性良好，可制成一系列貯存壽命長，工作溫度范圍寬的高能電池。根據(jù)電解液和正極物質(zhì)的物理狀態(tài)，鋰電池有三種不同的類型，即：固體正極—有機(jī)電解質(zhì)電池、液體正極—液體電解質(zhì)電池、固體正極—固體電解質(zhì)電池。Li—(CF)n的開路電壓為3.3V，比能量為480W·h·L-1，工作溫度在-55~70℃間，在20℃下可貯存10年之久!它們都是近年來研制的新產(chǎn)品，目前主要用于軍事、空間技術(shù)等特殊領(lǐng)域，在心臟起搏器等微、小功率場合也有應(yīng)用。

從能量轉(zhuǎn)化角度看，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;從化學(xué)反應(yīng)角度看，原電池的原理是氧化還原反應(yīng)中的還原劑失去的電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。

原電池的構(gòu)成條件有三個(gè)：

(1)電極材料由兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬或由金屬與其他導(dǎo)電的材料(非金屬或某些氧化物等)組成。

(2)兩電極必須浸泡在電解質(zhì)溶液中。

(3)兩電極之間有導(dǎo)線連接，形成閉合回路。

只要具備以上三個(gè)條件就可構(gòu)成原電池。而化學(xué)電源因?yàn)橐罂梢蕴峁┏掷m(xù)而穩(wěn)定的電流，所以除了必須具備原電池的三個(gè)構(gòu)成條件之外，還要求有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。也就是說，化學(xué)電源必須是原電池，但原電池不一定都能做化學(xué)電池。

原電池 - 工作原理

原電池反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，但區(qū)別于一般的氧化還原反應(yīng)的是，電子轉(zhuǎn)移不是通過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過外電路輸送到正極上，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉(zhuǎn)移。兩極之間溶液中離子的定向移動(dòng)和外部導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)構(gòu)成了閉合回路，使兩個(gè)電極反應(yīng)不斷進(jìn)行，發(fā)生有序的電子轉(zhuǎn)移過程，產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。

原理分析：

CuCl2是強(qiáng)電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中電離生成Cu2+和Cl-。

CuCl2=Cu2++2Cl-

通電前，Cu2+和Cl-在水里自由地移動(dòng)著;通電后，這些自由移動(dòng)著的離子，在電場作用下，改作定向移動(dòng)。溶液中帶正電的Cu2+向陰極移動(dòng)，帶負(fù)電的氯離子向陽極移動(dòng)。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上;在陽極，氯離子失去電子而被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成氯分子，從陽極放出。

陰極：Cu2++2e-=Cu

陽極：Cl--2e-=Cl2↑

電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式：CuCl2=Cu+Cl2↑

電解質(zhì)水溶液電解反應(yīng)的綜合分析

在上面敘述氯化銅電解的過程中，沒有提到溶液里的H+和OH-，其實(shí)H+和OH-雖少，但的確是存在的，只是他們沒有參加電極反應(yīng)。也就是說在氯化銅溶液中，除Cu2+和Cl-外，還有H+和OH-，電解時(shí)，移向陰極的離子有Cu2+和H+，因?yàn)樵谶@樣的實(shí)驗(yàn)條件下Cu2+比H+容易得到電子，所以Cu2+在陰極上得到電子析出金屬銅。移向陽極的離子有OH-和Cl-，因?yàn)樵谶@樣的實(shí)驗(yàn)條件下，Cl-和OH-容易失去電子，所以Cl-在陽極上失去電子，生成氯氣。

原電池 - 作用

硫化礦原電池效應(yīng)研究現(xiàn)狀

硫化礦原電池效應(yīng)普遍存在于金屬硫化物礦山、硫化礦的人工開采與利用過程中,在浮選、濕法冶金、生物冶金、地球化學(xué)過程、重金屬離子污染和酸性礦山排水的污染治理方面有重要作用，已引起高度重視。本文綜述了硫化礦原電池反應(yīng)原理、電化學(xué)研究方法及其在浮選、濕法冶金、生物冶金、地球化學(xué)過程、重金屬離子污染和酸性礦山排水的污染與治理上的影響和應(yīng)用現(xiàn)狀。

指出建立天然硫化物礦物原電池地球化學(xué)，從源頭上實(shí)現(xiàn)消除或減弱硫化礦原電池效應(yīng)導(dǎo)致的重金屬離子和酸性礦山排水環(huán)境污染,將成為今后原電池效應(yīng)在地學(xué)的重要研究方向。

原電池在污水處理中的作用

1、可將某些大分子物質(zhì)降解為小分子中間產(chǎn)物，脫色效果較好(此外，反應(yīng)產(chǎn)生了亞鐵離子和鐵離子);

2、可去除活性比鐵弱的重金屬，置換反應(yīng)，因此，微電解法也用于銅氨絡(luò)合廢水等，銅氨絡(luò)合廢水經(jīng)微電解后的混凝過程無污泥上浮現(xiàn)象，我認(rèn)為，氨氮也得到去除;

3、微電解池入水ph要求3.0左右，混凝工藝要求回調(diào)至8.5左右，藥費(fèi)過高;微電解池一般底部進(jìn)水，須增加提升泵(如水解池與調(diào)節(jié)池合建地埋，則可忽略);水解池出水?dāng)y帶少量SS，長此以往易導(dǎo)致微電解池堵塞。因此，是否“微電解+水解+好氧”是否更合理?原水為酸性則更好，如為堿性，不如直接混凝處理。