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碳鋅電池的容器是一個(gè)鋅罐。里面有一層由NH4Cl和ZnCl2所構(gòu)成的糊狀液體,這個(gè)糊狀液體通過一個(gè)紙層與粉末狀的碳和二氧化錳隔開。這些粉末填充在一個(gè)碳棒的周圍。
在這個(gè)干電池里,最外層的鋅是電池的負(fù)極。在半反應(yīng)中,鋅被氧化,如下式所示:
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e?
一個(gè)由粉末狀碳和二氧化錳所圍繞的石墨棒作為正極。其中,二氧化錳和碳粉混合是為了增加正極的導(dǎo)電性。陰極反應(yīng)如下圖所示:
2MnO2(s) + 2 H+(aq) + 2 e? → Mn2O3(s) + H2O(l)
H+來自于NH4+(aq):
NH4+(aq) → H+(aq) + NH3(aq)
產(chǎn)生的NH3可以與Zn2+結(jié)合。
在整個(gè)半反應(yīng)中,錳的氧化態(tài)由+4被還原到了+3。
盡管很多副反應(yīng)也可能發(fā)生,但鋅碳電池的總反應(yīng)還是可以由下式表示:
Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) → Mn2O3(s) + Zn(NH3)22+(aq)
碳鋅電池的電動(dòng)勢大約是1.5V。電動(dòng)勢的不確定是由于陰極反應(yīng)十分復(fù)雜,相比來說,陽極反應(yīng)(鋅端)則有一個(gè)已知的電勢。副反應(yīng)及活性反應(yīng)物的消耗直接導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增加,電池電動(dòng)勢降低。
1、可以根據(jù)所需電池組最高電壓制成單體電池,容量由3~10Ah定型為單體電池。成組時(shí)以并聯(lián)方式組配。對電池組容量增加或減少有很大的機(jī)動(dòng)性。
2、每使用一段時(shí)間(2~3月左右)需補(bǔ)充一次電解液,這也是電池循環(huán)壽命長的優(yōu)點(diǎn)。電解液由電池制造商提供,用瓶裝。加注時(shí)可由用戶自己完成,也可由維修店完成。
3、電池充、放電和存放均需水平狀態(tài)放置。對電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車而言,電池箱應(yīng)滿足水平放置要求,對于電動(dòng)三輪車、電動(dòng)四輪車、電動(dòng)汽車、專用汽車、工程車輛而言有提供電池水平放置的空間和位置。
1、車用碳鋅電池
目前電動(dòng)車電池用的最多的是鉛酸電池。但鉛酸電池過于沉重,且一次充電時(shí)間長,行駛距離短,無法與汽油汽車相比。改用鋅碳電池,則可以較好地解決這些問題。與鉛酸電池相比,鋅碳電池具有容量大,密度高,重量輕的特點(diǎn),具備作電動(dòng)汽車電源的基本條件。
2、電站調(diào)峰用碳鋅電池
現(xiàn)今社會(huì)用電量越來越大,但用電量并不均勻,往往是白天用的多,夜間用的少,出現(xiàn)用電高峰和低谷,而且這種差值越來越大?,F(xiàn)在解決這一問題的辦法是抽水蓄能。此舉雖能解決問題,但不利有三:第一,要占很大很大的地方,并且不是任何地方都可建水電站。第二,要花費(fèi)太多太多的經(jīng)費(fèi)。建一座水電站劫輒幾億、幾十億。第三,浪費(fèi)大。從電到水,再從水到電,電力損失約40%。用鋅碳電池,問題就不會(huì)那么嚴(yán)重了。據(jù)理論推算,占地、投資只需建水電站的十分之一足夠。至于電力損失,從小試數(shù)據(jù)看不超過20%。