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化學電源中的基本概念

鉅大LARGE  |  點擊量:1752次  |  2019年08月13日  

化學電源中的基本概念

1,電化學裝置:由兩個電極和電解質(zhì)構(gòu)成。


2,電化學式:表明活性物質(zhì)和電解液的組份。

例如:鉛酸電池的電化學式:pb│H2SO4│pbO2


3,電解質(zhì):由溶劑和溶質(zhì)組成。


4,電化當量:當電極上通過單位電量時所析出的物質(zhì)的重量,或者說為了獲得一個單位的電量理論上所需要的活性物質(zhì)的量。


5,電位:在數(shù)值上等于一個單位正電荷從所給電極轉(zhuǎn)移到電位假設(shè)為零的電極所做的功,單位用伏特表示。

通常采用25℃的標準氫電極的平衡為零電位。


6,電動勢:一般說來,在相互接觸的兩個具有一定導(dǎo)電性的物相之間常常建立起一定的電位差。而在電池中包含著好多個這樣的相,因而存在著一系列的電位差。在開路狀態(tài),也即沒有電流通過時,電池兩個終端相間的電位差就是電動勢。

電動勢可以用兩個電極的平衡電位之差來表示:E=Ф+-Ф-


7,平衡電極電位:在平衡狀態(tài)下測定的電極對標準氫電極的電極電位就是該電極的平衡電位。


8,標準電極電位:在25℃下,電極處于氧化劑和還原劑的濃度(更準確的說應(yīng)該是活度)之比為1的溶液中所表現(xiàn)的平衡電位。

平衡電位的數(shù)值與氧化-還原反應(yīng)各組份的濃度(活度)之間的關(guān)系是用能斯特方程式表示的:

φ=φ0+(RT/ηF).[lη(a氧化/a還原)]

φ-平衡電極電位

φ0-標準電極電位

R-通用氣體常數(shù)(焦耳/克分子.度)

T-溫度0K

η-參加反應(yīng)電子數(shù)

F-法拉第常數(shù)

a氧化、a還原-氧化劑、還原劑的活度


9,電極的極化:當電流通過電極時,電極電位偏離平衡電極電位的現(xiàn)象稱作電極的極化

η=φ實際-φ平衡

⑴陽極極化

⑵陰極極化

⑶極化曲線


10,工作電壓:工作電壓不等于電動勢


11,開路電壓:電池在斷路狀態(tài)或者說在無負載狀態(tài)下,正負兩極之間的電位差叫開路電壓。

單位:伏特(V),毫伏(特)mV,1V=1000mV


12,容量:給定電流或給定條件下電池或活性物質(zhì)輸出電量的大小。容量=電流Х時間


13,理論容量:活性物質(zhì)的重量除以它的電化學當量(假定活性物質(zhì)100%參加成流反應(yīng))


14,額定容量:指在電池生產(chǎn)工廠規(guī)定條件,電池應(yīng)該給出的最低限度的電容量。


15,設(shè)計容量:在電池設(shè)計時考慮到各種影響因素后所選用的容量,通常要超過其額定容量的10-20%。


16,比容量:指單位重量或單位體積活性物質(zhì)或電池實際上所輸出的容量。

單位:毫安時/克(mAH/g),(AH/Kg).安時/公斤


17,電流密度:單位面積電極上通過電流的大小。

單位:毫安/平方厘米mA/cm2

安培/平方分米A/dm2


18,比能量:電池或電池組單位重量所輸出能量的瓦時數(shù)。

單位:瓦時/公斤(Wh/kg)

19,比功率:電池或電池組單位重量體積輸出功率的大小。

單位:瓦/公斤(W/kg)或瓦/升(W/L)

20,循環(huán)壽命:電池或電池組的電容量降低到保證的數(shù)值之前在規(guī)定的條件下所進行的充放電循環(huán)次數(shù),即為循環(huán)壽命。

單位:周期或次


21,放電深度depth-of-discharge(DOD):以百分比表示的放電容量與額定容量之比值

放電容量/額定容量Х100%


22,倍率:又稱“速率”指單個(MH/Ni)電池或Cd/Ni電池在1小時內(nèi)放電到1±0.05V時的容量。(其他電池放電到各自規(guī)定的下限電壓)


23,活性物質(zhì):指能參與電化學反應(yīng)過程的物質(zhì)。


24,自放電:電池在存放一定期間后(或在長時間的放電過程中),電池電容量的降低,通常以百分數(shù)表示。

pQ=[(Q0-QT)/QT].100%

式中:Q0-新電在規(guī)定條件下的容量

QT-在擱置狀態(tài)下保存T時間(天、月、年……等)以后的電容量。


25,法拉第定律:通過電極的電量與電極上參加反應(yīng)的物質(zhì)量(生成的或消耗的)成正比,

Q=KG

G-表示電極上反應(yīng)的物質(zhì)量

Q-表示通過電極的電量

K-為比例常數(shù)

在電化學中將法拉第定律更簡化為:每1法拉第電量通過電極與溶液間的界面時,便析出1克當量的物質(zhì);或者說每克當量物質(zhì)參加電化學反應(yīng)時,將產(chǎn)生(或消耗)1法拉第電量。


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