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《大学化学实验》网络课程网页制作卡片
课程名称:综合化学实验填表人:郭小峰
文件名:2-
第 2 章第 2 节第点
页面内容(主要内容简介)
一、实验意义及原理
由于锌电极具有许多优良的性能:高的比能量及高的比功率;资源丰富;成本低;无毒性等。因此,长期以来,锌都被广泛的用作化学电源的负极材料,尤其在碱性条件下,锌电极的电化学活性表现的更加突出:碱性条件下平衡电位很负;加很小的过电位就可得到很大的电流密度;优良的低温性能等。近期以来,以锌为负极的一、二次碱性电池的研究已经取得了显著的进展。但是,到目前为止,碱性锌电极仍然存在着许多问题,尤其是二次锌电极的研究显得更加困难。当前,人们的研究重点主要集中在两个方面:1,解决锌电极的变形问题;2,解决锌枝晶生长问题。
电极变形是指电池在多次循环之后,锌电极上的活性物质分布不均匀,中、下部变厚变硬,而边缘及上部变薄。活性物质的流失导致电池容量下降。因此变形问题是影响锌电极工作寿命的重要的因素。枝晶生长是指电池充电时由于电极表面附近的Zn(OH)42- 粒子非常贫乏,这时浓差极化较大,与其它部位相比,Zn(OH)42- 更易扩散到电极上的突出部位,因而形成枝晶状沉积。随着电池的多次循环,枝晶不断向前生长,形成树枝状晶体。最终有可能穿透隔膜,达到正极引起电池内部短路,使电池失效。
上述两个问题的产生主要是由于锌电极的放电产物Zn(OH)42-在碱液中具有较大的溶解度,导致充电过程中活性物质在电极上发生表面重聚和尖端生长现象,从而使电极发生变形和枝晶。显然,要解决这类问题的根本途径在于设法抑制锌电极放电产物Zn(OH)42-在碱液中的溶解量。大家知道,化合物锌酸钙在碱液中具有较小的溶解性,那么,含钙的锌电极就应该是一条值得探索的有效途径。有关这方面的研究工作,目前国内外也有一些相关的报导。但是,所有的研究都还处于探索阶段,远没有达到应用于实际生产的地步,因此,该项工作的开展具有十分重要的实际意义。
1. 锌酸钙的合成:
Ca(OH)2 +2ZnO +4H2O = Ca(OH)2 . 2Zn(OH)2 . 2H2O
2. 锌电极的基本工作原理:
Zn + 4OH- = Zn(OH)42- + 2e (放电)
Zn(OH)42- + 2e = Zn + 4OH- (充电)
通过合理的设计以及和适当的正极配对组成电池, 实现化学反应中的化学能转变成电能而做功。
二、实验目的
;掌握两种电极材料的合成方法。
:1. 多孔锌电极; 2. 粉末微电极。
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三、试剂及仪器
1. 试剂:
电池专用Zn粉;Ca(OH)2(AR);KOH(AR);ZnO (AR);HCl(AR);HNO3(AR);铂片;镍网(10cm2);铜网;AgNO3;环氧树脂;***;8o/oCMC水溶液
2. 仪器:
天平, 玛瑙研钵, 油压机,微电极(自制),水泵,100ml锥瓶,抽滤瓶,饱和甘***电极, Hg/HgO电极, 玻璃盐桥, 磁力搅拌器, 球磨机, 红外灯,直流稳压电源, 电解池(自制), 数字万用电表,