[科普中国]-总电池反应

在电池中，发生的化学反应是氧化还原反应。发生氧化反应的一极上有电子流出，做负极，失去电子的物质是还原剂，电子通过原电池的负极经导线流向正极，在正极上氧化剂得到电子，发生还原反应。电池就是通过化学反应实现化学能向电能转化的。在电池中，发生氧化还原反应的总和称之为总电池反应。

电池原理简介在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时，两极之间虽然有电位差（开路电压），但没有电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成1。

氧化还原反应18世纪末，化学家在总结许多物质与氧的反应后，发现这类反应具有一些相似特征，提出了氧化还原反应的概念：与氧化合的反应，称为氧化反应；从含氧化合物中夺取氧的反应，称为还原反应。随着化学的发展，人们发现许多反应与经典定义上的氧化还原反应有类似特征，19世纪发展化合价的概念后，化合价升高的一类反应并入氧化反应，化合价降低的一类反应并入还原反应。20世纪初，成键的电子理论被建立，于是又将失电子的半反应称为氧化反应，得电子的反应称为还原反应2。

氧化还原反应前后，元素的氧化数发生变化。根据氧化数的升高或降低，可以将氧化还原反应拆分成两个半反应：氧化数升高的半反应，称为氧化反应； 氧化数降低的反应，称为还原反应。 氧化反应与还原反应是相互依存的，不能独立存在，它们共同组成氧化还原反应。

反应中，发生氧化反应的物质，称为还原剂，生成氧化产物；发生还原反应的物质，称为氧化剂，生成还原产物。氧化产物具有氧化性，但弱于氧化剂；还原产物具有还原性，但弱于还原剂。

氧化还原反应的发生条件，从热力学角度来说，是反应的自由能小于零；从电化学角度来说，是对应原电池的电动势大于零。

电池种类干电池干电池也叫锰锌电池，所谓干电池是相对于伏打电池而言，所谓锰锌是指其原材料。针对其它材料的干电池如氧化银电池，镍镉电池而言。锰锌电池的电压是15V。干电池是消耗化学原料产生电能的。它的电压不高，所能产生的持续电流不能超过1安培。

铅蓄电池蓄电池是应用最广泛的电池之一。用一个玻璃槽或塑料槽，注满硫酸，再插入两块铅板，一块与充电机正极相连，一块与充电机负极相连，经过十几小时的充电就形成了一块蓄电池。它的正负极之间有2伏的电压。蓄电池的好处是可以反复多次使用。另外，由于它的内阻极小，所以可以提供很大的电流。用它给汽车的发动机供电，瞬时电流可达20多安培。蓄电池充电时是将电能贮存起来，放电时又把化学能转化为电能。

燃料电池燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为同时没有机械传动部件，故没有噪原料，排放出的有害气体极少;声污染。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术3。

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学