伏打电池主要用于通过化学反应产生电能。188bet登入官网它也被称为原电池。这篇文章将详细讨论什么是伏打电池或原电池，它的结构和类型，如何工作，应用和优点。
什么是伏打电池或原电池
伏打电池(原电池)是一种电化学电池，它从细胞内发生的自发氧化还原反应中获得电能。188bet登入官网能量是通过将反应物从相互直接接触中分离出来，同时确保电子流过它们的通道来利用的。
图1 -伏打型电池简介
伏打电池是在1799年以其发明者、著名的意大利物理学家亚历山德罗·伏特的名字命名的。基于路易吉·伽伐尼的电化学变化现象，他发明了“伏打堆”，即经典的伏打电池，这是第一个可以持续为电路提供电流的电池。188bet登入官网早些时候，这些细胞被用于研究熔盐的热力学性质。
图2 - (a)伏打电堆(b)亚历山德罗伏打
光伏电池的建造(原电池)
完整的伏打电池由两个半电池组成，通常由半透膜或盐桥连接，以防止更贵重的金属离子从另一个电极上镀出去。电极首先浸入电解质溶液中。
然后通过电气负载将它们连接起来。188bet登入官网它是一种具有两个导电电极的电化学电池。电极是一种固体电导体，它为非金属固体、液体或气体等提供电流。
图3 -光伏电池的构造
伏打电池使用两个单独的金属电极，每个在电解质溶液中。两种类型的电极是阳极和阴极。阳极被描述为发生氧化的电极，阴极被定义为发生还原的电极。电解质溶液包含电极金属的阳离子(+)和用于平衡阳离子电荷的阴离子(−)。
半细胞只不过是发生还原和氧化的独立槽。如图3所示，外部电路为电子流提供了通道。如果两个电极浸在相同的电解质中，则不需要盐桥。
伏打电池的类型
它们基本上有两种类型。它们是:
- 原代细胞
- 二次电池
原代细胞
一个电池作为一个电源，没有从外部电源的电流之前充电称为原电池。188bet登入官网在这种类型的电池中，只要有活性物质存在，电能188bet登入官网就完全由化学反应获得。原代细胞的类型有:
- 干电池
- 汞电池
- 碱性电池
干电池
干电池是一个电池类型通常用于便携式电器设备。188bet登入官网它是继法国工程师Georges Leclanché在1866年发明湿式锌碳电池之后，德国科学家卡尔·加斯纳在1886年发明的。一个标准的干电池是由一个锌阳极，这通常是一个圆柱形的锅，和一个碳阴极在一个中央棒的形状。
图4 -干电池原理图
电解质是锌阳极旁边的氯化铵，呈糊状。氯化铵和二氧化锰的另一种成分占据了电解质和碳阴极之间的剩余空间，后者作为去极化剂。干电池的电压为1.5 V。
汞电池
汞电池引起氧化汞和锌电极之间的反应在碱性电解质中产生电。水银电池被用作手表的按钮电池，助听器照相机和计算器。
图5 -水银电池原理图
碱性电池
碱性细胞通过引起金属锌和二氧化镁之间的反应来获得能量。碱性电池之所以如此命名，是因为它们有氢氧化钾的碱性电解质，不像许多其他电池中使用的酸性电解质。
碱性电池具有与干电池相同的电压，但具有更高的能量密度，比干电池更持久。碱性电池被用于MP3或CD播放器，相机，手电筒和玩具。
图6 -碱性电池示意图
二次电池
二次伏打电池(电池)一旦使用，可以通过电流充电，188bet登入官网因此，它可以反复使用。当电池通电时就会发生化学变化。这些变化在放电过程中被逆转。
二次电池是根据制造它们的材料来分类的。它们是:
- 镍镉电池
- 铅酸电池
- 锂离子电池
图7 -二次电池类型(a)镍镉电池(b)铅酸电池(c)锂离子电池
镍镉电池
氢氧化镍和金属镉电极用于这种类型的电池。因此，它也被称为NiCd或NiCad电池。
铅酸电池
铅酸型光伏电池一般用于汽车。当电池充满电时，负极板含有铅，而正极板含有二氧化铅。电解质溶液，基本上是高浓度的硫酸水溶液，储存了大部分的化学能。
放电时，正极板和负极板都转化为硫酸铅。电解液失去了大部分溶解的硫酸并转化为水。
锂离子电池
锂离子电池用于手机。在放电过程中，锂离子从负极通过电解质移动到正极，充电时反之亦然。
伏打电池是如何工作的
通常，在伏打电池中，阳极由锌(Zn)制成，阴极由铜制成。阳极浸在硫酸锌溶液中，阴极浸在硫酸铜溶液中。为了完成电路，这里需要一个盐桥。
如果铜和锌电极通过外部电导体连接，锌电极中的锌溶解到溶液中作为Zn2+离子(氧化)，释放进入外部导体的电子。188bet登入官网
图8 -伏打电池的工作
为了赶上增加的锌离子浓度，通过盐桥，锌离子离开，阴离子进入锌半电池。在铜半电池内，铜电极上的铜离子板(还原)，吸收离开外部导体的电子。电化学反应为:
Zn + Cu2+→Zn2+ + Cu
在反应的时候，锌电极将被使用，金属将在尺寸上收缩，但铜电极将变得更大，因为正在产生的沉积铜。为了保持电荷在电池中流动，需要盐桥。
如果没有盐桥，在阳极产生的电子就会沉积在阴极上，反应就会停止。伏打电池的电动势是半电池电位的差值，是衡量两个电极溶解到电解质中相对容易程度的指标。
的应用伏打细胞
应用包括:
- 它们被用于手表、钟表、遥控器、计算器等。
- 它们也被用于手机、相机、笔记本电脑。
- 它们被用作发动机的燃料电池。
- 它们也被用于玩具。
的优点伏打细胞
优点是:
- 二次电池长时间产生大量稳定的电量。
- 二次电池是可充电的。
- 原代电池重量轻，因此便于携带。
- 一次电池提供稳定的电流和电压。
伏打电的缺点
缺点是:
- 二次电池价格昂贵。
- 铅酸电池很重，酸可能会溢出。
- 原代细胞不能持久。
- 初级电池不能充电。
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