铅酸电池知识.doc

,很少有真的。你嗜烟成性的时候,只有三种人会高兴,医生你的仇人和卖香烟的。铅酸蓄电池的电压与充电放电特性一、铅酸蓄电池的电动势和开路电压1、电动势定义电池在开路时,正极平衡电极电势与负极平衡电极电势之差,由电池中进行的反应所决定,与电池的形状、尺寸无关。电动势表达式为:E=Eθ+RT/nFlna(H2SO4)/a(H2O)式中E——电池电动势;Eθ——所有反应物的活度或压力等于1时的电动势,称为标准电动势(V);R——摩尔气体常数,/(Kmol);T——温度(K);F——法拉弟常数(96500C/mol);n——电化学反应中的电子得失数目。电动势是电池在理论上输出能量大小的量度之一,如果其它条件相同,电动势愈高的电池,理论上能输出的能量就愈大,实用价值就愈高。2、电动势的产生电动势也等于组成电池的两个电极的平衡电势之差,即E=φe,+-φe,-,式中φe即为平衡电极电势。电极电势的产生,与建立双电层有关。将一金属电极插入含有该金属离子的溶液中,由于该离子在金属中与溶液中的化学势不同,因而发生金属离子在电极与溶液之间的转移。在静电力作用下,这种转移很快达到动态平衡。这时电极表面所带电荷符号与电极表面附近溶液层中离子所带电荷符号相反,数量相等,于是在电极与溶液的界面处形成双电层,对应于双电层的建立,电极和溶液间便产生一定的电势差,称为平衡电极电势。电极电势的符号和数值取决于金属的种类和溶液中离子的浓度。电极电势φe实际上由两部分组成,即紧密层电势和分散层电势。3、开路电压电池在开路状态下的端电压即开路电压,也是两极的电极电势之差,但不是平衡电势,而是稳定电势或混合电势之差。理论上,电池的开路电压不等于电动势,但数值上可能要接近。铅酸蓄电池的电动势的电动势是硫酸浓度的函数。开路电压也是硫酸浓度的函数。电池的开路电压与电解液密度的关系可用下式计算:开路电压=d+——在电池电解液的温度下,电解液的密度(g/cm3)4、稳定电势的建立电极金属离子与溶液中金属离子间建立的动态平衡Me—2eMe2+(1)它只是一种理想状况,如上述平衡电极电势的建立。实际上,在电解质水溶液中,电极上不仅存在着金属与金属离子的一对氧化还原反应,还同时存在着氢离子的还原和氢气的氧化,或水的氧化和氧气的还原的另一对电化学反应,即2H++2eH2(2)在两对反应同时存在的情况下,其中式(3-1)和式(3-2)的反应1和反应4为氧化过程,反应2和3为还原过程,而电极与外电路没有电子的交换,显然,在这种情况下,2和4反应所失去的电子,必然为反应1和3所获得,这样就能保持电极上电子的平衡,然而电极上的荷电状态与只有反应(1)时不同,这时建立的电势称为稳定电势,它不随时间变化,但金属将不断溶解,氢气不断析出,即物质不平衡。由于金属溶解和氢气析出的速度均很慢,电极荷电状态与只有反应式(1)时变化不大,故其稳定电势值与平衡电势接近。如果析氢的起电势很小,则平衡电势与稳定电势的数值相差可能较明显。由于电化学反应的发生,使电极电势偏离平衡值,偏离的大小用超电势度量。从电平衡的原则不难理解,金属氧化失去的电子,一定为氢离子还原而消耗。即金属氧化的电量恒等于氢气析出的电量,而且永远同时发生。这种反应称为共轭反应。5、开路电压与电池荷电状