锌空气电池课件

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片文字樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,Zn-Cu,電池,化學電池基本原理,陰極、正極,(Cathodes),電解質,electrolytes,陽極、負極,Anodes,負載,(Load),I,e,-,氧化,M M,+,+e,-,還原,M,+,+e,-,M,離子導體,M,+,放電,Discharge,Zn-Cu電池化學電池基本原理陰極、正極(Cathodes,電池的歷史,電池的發現主要歸於,1800,年左右，,1791,年,Alessandro Volta,發現將鋅片和銀片藉由浸泡海水或鹽水的棉紙隔開竟能形成電流。稱為,伏打電堆,。,若將乾淨的鋅片和銀片分別含在舌頭的上下端，由於唾液也有酸性（猶如電解液,),也會產生輸出電壓，於是舌頭會感覺到微弱電流的通過。,事實上只要在兩種不同金屬間以電解液接通便會產生不同的電位差,。,鋅銅電池,，有時也根據其發明者的名字,約翰,弗雷德里克,丹尼爾,而稱為丹尼爾電池,(1836),。這是一種以鋅為負極，銅為正極的,蓄電池,，其,化學反應,式如下：,Zn(s)+Cu,2+,(aq),Zn,2+,(aq)+Cu(s),伏打電堆由很多個單元堆積而成，每一單元有鋅板與銅板各一，其中夾著浸有鹽水的布或紙板以作為電解質。,鋅銅電池,第一個伏打電池,水果電池：鋅、銅片,電池的歷史 伏打電堆由很多個單元堆積而成，每一單元有鋅板與銅,Johann Ritter,則於,1802,年發現可以重複充電的電池製作。,然而最初的電池都仍不理想，經過不斷改進直到,1860,年左右，,開始發展出現代電池的鼻祖。,首先,George Leclanche,於,1860,年發展出,碳鋅電池,。這種電池更容易製造，,且最初潮濕水性的電解液逐漸用黏濁狀類似糨糊的方式取代，,於是裝在容器內時，,乾,性的電池出現了，也就是,乾電池,的始祖。,碳鋅電池仍舊是現代乾電池中產量最多的電池。,一般乾電池為電容量較小的碳鋅電池，保存期限約為兩年，就算放置不用，在攝氏,21,度的正常室溫下每年也會流失,15%,的電力，如果在攝氏,0,度以下使用，電力也會快速流失，因此只適用於時鐘、熱水器、遙控器等小電流電器。,勒克朗謝電池 法國科學家勒克朗謝電池以鋅為負極，以二氧化錳為正極，以氯化銨為電解液，成功地研發出現代的錳乾電池原型。正極使用碳棒是為了聚集電子，二氧化錳是促使氫氣轉換成水的去極劑，故使用時不會產生氫氣。,碳鋅電池的橫截面。,1,：金屬帽（,+,），,2,：石墨棒（正極），,3,：鋅外殼（負極），,4,：二氧化錳，,5,：潮濕的氯化銨糊狀液體（電解質），,6,：金屬末端（,-,）,Johann Ritter 則於1802年發現可以重複充電,1860,年,Raymond,發展出,鉛酸性電池,，利用兩個薄鉛片以橡膠片隔開，然後浸於稀釋的硫酸中。最初的電容量很小，後來改用氧化鉛使得反應更迅速且更有效率。仍是汽車使用的最主要電池。也佔世界上電池銷售的,60%,。近年來更有密封的鉛電池更方便使用。不僅經濟（便宜）且能夠適應於不同環境。鉛電池的正極 氧化鉛,PbO,2,反應成為硫酸鉛,PbSO,4,，在負極則是將 鉛 也是反應形成 硫酸鉛,PbSO,4,電解液則是稀釋的硫酸。一般的鉛酸電池由,6,個槽組成，每一個槽的電壓約為,2,伏特，串聯後總電壓約為,12,伏特。,反應：,正極：,負極,:,1860年 Raymond 發展出鉛酸性電池，利用兩個薄鉛,鹼性電池,（,Alkaline battery,），是指使用鋅跟二氧化錳之間的化學反應而產生電能的電池，可以是原電池或蓄電池。一般鹼性電池使用的電解液是鹼性，因而得名為鹼性電池。,鹼性乾電池和,碳鋅,乾電池正好相反，鋅位於中央部位，外側包裹著二氧化錳。,它以二氧化錳為電池的陰極、鋅為陽極，氫氧化鉀水溶液作為電解液。,在,1950,年代，工作於美國公司勁量的,Lewis Urry,發明了鹼性乾電池，並在,1957,年註冊了專利。鹼性電池的容量比碳性電池為高，原因是由粉狀的鋅作負極,(,陽極,),，可以增加接觸面積，從而增加輸出電流。而用作陰極的二氧化錳有較高的純度同密度，內部零件體積較細（例如電極），也讓出空間，有助增加容量，總的來說比碳性電池多,3,至,5,倍容量。,化學方程式如下：,Zn(s)+2OH,(aq)ZnO(s)+H,2,O(l)+2e,2MnO,2,(s)+H,2,O(l)+2e,Mn,2,O,3,(s)+2OH,(aq),但鹼性電池的容量會隨輸出電流增加而變小，,例如同一枚電池可以在低輸出電流時有,3000mAh,的,容量，但當用在取,1A,電流的負載時，容量只會得,700,mAh,，小於原來的,1/4,。,單一鹼性電池的電動勢一般是,1.5V,，但隨不同的,二氧化錳及鋅氧化物會使電壓在,1.5V,至,1.65V,之間變,化。當接上負載後，隨輸出電流的增加電壓會下降，在一般負載下電壓會降至約在,1.1V,至,1.3V,之間。,鹼性電池所能輸出的電流比碳性電池大，卻比一般蓄電池細。過大的電流會使電池在放電的過程加熱升溫，一般,AA,電可以輸出,700mA,電流也不至明顯升溫，較大型號的,C,、,D,電可承受更大的升溫。,鹼性電池（Alkaline battery），是指使用鋅跟二,使用上需注意漏出電解液，長期放置的鹼性電池會漏出電解液，由於電解液是帶有腐蝕性的鹼性物質氫氧化鉀，對眼睛、呼吸導及皮膚會有刺激作用；電解液也會侵蝕金屬、破壞電子零件，因此電池漏出的電解液也會破壞使用該電池的產品，特別是電子產品。,不可對鹼性電池充電對鹼性電池充電也會使電池漏出電解液，甚或使電池破裂。極小數的鹼性電池被設計成可以充電，但只可用相當細的電流充電，往往要一整日或更多時間才能充電，而且可再充電的次數不多，因此相當不便，所以已經很難在市場上找到。也有些充電機聲稱可以為普通一般的一次性鹼性電池充電，但此類產品並不能對所充電完畢的電池的效能作出保證。,使用同型號、同電量的電池當用多於一枚電池時，應使用同型號，甚至同牌子的電池；新舊電池應避免混在一起使用。否則會增加漏出電解液的風險。,不使用時需另作存放當用不使用用電池的裝置時，應把電池取出，另作存放，避免存放過久而電解液漏出時損壞用電池的裝置。,1996,年前生產的鹼性電池可能含有微量水銀，現在的鹼性電池已能做到不含水銀。在一些地區可以隨意棄置鹼性電池，也有些地區不可。由於鹼性電池多是一次性使用，所以相對新一代的蓄電池（例如鎳氫電池）較不環保。,KODAK,鹼性電池規格,電壓,:1.5,伏，使用溫度範圍,-20C to+54C,儲存溫度,+10C to+25C,型號,AAA(,mAh),AA(,mAh),C(,mAh),D(,mAh),電量,1250 at 75,2900 at 75,8400 at 39,19500 at 39,內阻,(,),0.14,0.10,0.1,0.08,使用上需注意漏出電解液，長期放置的鹼性電池會漏出電解液，由於,水銀電池,（,Mercury,Battery,）,水銀或稱汞電池，形狀大小如一般的鈕扣，因此又稱鈕扣電池。它屬於不可充電的一次化學電池。雖說早在,100,年前便已熟知的氧化汞,-,鋅電池系統，但一直未被廣泛使用。,1942,年由,Duracell,電池的創立者，,Samuel Ruben,與,Mallory,公司於二次大戰期間共同開發出第一個放電平穩的水銀電池。初期只使用在金屬探測器、軍需品與軍用無線電的手提電話等軍事用途上，到了戰後才逐漸被民間廣泛地使用，例如小型的電子裝置如心律調整器。水銀電池壽命可長達十年之久，電壓約維持在,1.35,伏特。大多數電池的電位會隨電池放電而下降，尤其是到使用壽命的末期時這個現象會特別明顯，而水銀電池即使是在電池壽命即將終了之時，仍可保有穩定之電壓。但因其價格較高，且含汞，有環境汙染的問題，目前已減少使用，甚至有些國家已禁用。,水銀電池的陽極是由,90%,鋅粉與,10%,汞所組成，陰極則由純的氧化汞（,mercury(II)oxide,）或由氧化汞與氧化錳（,manganese(II)oxide,）的混合物所構成。氧化汞是非導體，所以會在陰極參雜一些石墨以利導電，另外石墨的參雜也可防止汞聚集成較大的顆粒。電池的陰陽兩極則由一層紙張或是其他浸泡在電解質中的孔洞材料，將其分開，所使用的電解質為氫氧化鈉或氫氧化鉀。在放電時，鋅被氧化成氧化鋅,(zinc oxide),，氧化汞則被還原成汞元素。,陽極反應：,Zn(s)+2OH,-,(aq)ZnO(s)+H,2,O(l)+2e,-,陰極反應：,HgO(s)+H,2,O(l)+2e,-,2Hg(l)+2OH,-,(aq),總反應：,Zn(s)+HgO(s)ZnO(s)+Hg(l),有時電池內會多放入一些小量的氧化汞，其目在防止於電池壽命末期有氫氣釋出之虞。因汞對環境的汙染，所以後來的鈕扣電池的陰極由氧化銀（,silver(I)oxide,）來替代氧化汞，其電池反應式如下：,Zn+Ag,2,O ZnO+2Ag(,電解質：,NaOH,或,KOH),銀電池（,silver oxide battery,或,silverzinc battery,）放電所產生的電壓約為,1.5,伏特。因體積小，輕便，放電穩定，可長時間使用，且可存放一段長時間。因此常用於細小的儀器上，如石英錶，計算機，助聽器,等。,水銀電池（Mercury Battery）水銀或稱汞電池，,Data Sheet for a Silver Battery,Data Sheet for a Silver Batter,鋅空氣電池,(Zinc-air battery),是一類結構特殊的品種。陽極採用了鋅合金。而陰極材料，則是空氣中的氧。在儲存時一般保持密封，所以基本上沒有自放電。又稱,鋅氧電池,，有時也被稱為,鋅空電池,。,陰極端,為成糊狀的鋅粉，起催化作用的碳在陰極。電池殼體上的孔可讓空氣中的氧進入腔體附著在陰極的碳上。同時，陽極的鋅被氧化，這與小型銀氧或汞氧電池的化學反應類似。,陽極,是鋅粉和電解液的混合物，成糊狀,；,Zn+2OH,ZnO+H,2,O+2e,陰極,是起催化作用的碳從空氣中吸收氧,；,O,2,+2H,2,O+4e,4OH,綜合：2Zn+O,2,2ZnO,電解液,高濃度的氫氧化鉀水溶液。,隔離層,用於隔離兩級間固體粉粒的移動。,絕緣和密封襯墊,尼龍材料。,電池外表面,鎳金屬外殼，具有良好的防腐性的導體。,通常這種反映產生的電壓是,1.4,伏，但放電電流和放電深度可引起電壓變化。空氣必須能不間斷地進入到陰極，在陰極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進入才能使電池產生化學反應。,鋅空電池保存的關鍵在封條，除非電池準備立刻使用，否則不能