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鎳鎘蓄電池化學(xué)反應(yīng)

2022-09-13 09:50:16 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:未知

鎳鎘蓄電池正極活性物質(zhì)主要由鎳制成,負(fù)極活性物質(zhì)主要由鎘制成的一種堿性蓄電池。正極為氫氧化鎳,負(fù)極為鎘,電解液是氫氧化鉀溶液。

放電過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)

(1)負(fù)極反應(yīng)

負(fù)極上的鎘失去兩個(gè)電子后變成二價(jià)鎘離子Cd2+,然后立即與溶液中的兩個(gè)氫氧根離子OH-結(jié)合生成氫氧化鎘Cd(OH)2,沉積到負(fù)極板上。

(2)正極反應(yīng)

正極板上的活性物質(zhì)是氫氧化鎳(NiOOH)晶體。鎳為正三價(jià)離子(Ni3+),晶格中每?jī)蓚€(gè)鎳離子可從外電路獲得負(fù)極轉(zhuǎn)移出的兩個(gè)電子,生成兩個(gè)二價(jià)離子2Ni2+。與此同時(shí),溶液中每?jī)蓚€(gè)水分子電離出的兩個(gè)氫離子進(jìn)入正極板,與晶格上的兩個(gè)氧負(fù)離子結(jié)合,生成兩個(gè)氫氧根離子,然后與晶格上原有的兩個(gè)氫氧根離子一起,與兩個(gè)二價(jià)鎳離子生成兩個(gè)氫氧化亞鎳晶體。

充電過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)

充電時(shí),將蓄電池的正、負(fù)極分別與充電機(jī)的正極和負(fù)極相連,電池內(nèi)部發(fā)生與放電時(shí)完全相反的電化學(xué)反應(yīng),即負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng),正極發(fā)生氧化反應(yīng)。

(1)負(fù)極反應(yīng)

充電時(shí)負(fù)極板上的氫氧化鎘,先電離成鎘離子和氫氧根離子,然后鎘離子從外電路獲得電子,生成鎘原子附著在極板上,而氫氧根離子進(jìn)入溶液參與正極反應(yīng)。

(2)正極反應(yīng)

在外電源的作用下,正極板上的氫氧化亞鎳晶格中,兩個(gè)二價(jià)鎳離子各失去一個(gè)電子生成三價(jià)鎳離子,同時(shí),晶格中兩個(gè)氫氧根離子各釋放出一個(gè)氫離子,將氧負(fù)離子留在晶格上,釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)合,生成水分子。然后,兩個(gè)三價(jià)鎳離子與兩個(gè)氧負(fù)離子和剩下的二個(gè)氫氧根離子結(jié)合,生成兩個(gè)氫氧化鎳晶體。

蓄電池充電終了時(shí),充電電流將使電池內(nèi)發(fā)生分解水的反應(yīng),在正、負(fù)極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。從上述電極反應(yīng)可以看出,氫摒化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應(yīng),只起導(dǎo)電作用。從電池反應(yīng)來(lái)看,充電過(guò)程中生成水分子,放電過(guò)程中消耗水分子,因此充、放電過(guò)程中電解液濃度變化很小,不能用密度計(jì)檢測(cè)充放電程度。

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