镍氢电池的电化学原理和工艺
镍氢电池的电化学原理
镍氢电池采用Ni的氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液. 圆柱形和方形镍氢电池电化学原理和化学反应相同：
充电时，正极：Ni(OH)
2 –e-+ OH- → NiOOH + H
2
O
负极：MHn + ne- → M + n/2 H
2
放电时，正极：NiOOH + H
2O + e- → Ni(OH)
2
+ OH-
负极：M + n/2 H
2
→ MHn + ne- 。
镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低（如低于-15℃），而在-20℃时，碱液达到起凝固点，电池充电速度也将大大降低。在低温充电低于0℃会增大电池内压并可能使安全阀开启。为了有效充电，环境温度范围应在5-30℃之间，一般充电效率会随温度的升高而升高，但当温度升到45℃以上，高温下充电电池材料的性能会退化，电池的循环寿命也将大大缩短。
圆柱形Ni-MH电池只采用金属电池槽，一是因为电池槽本身与金属氢化物负极连接在一起，可以作为负极极端；二是因为许多应用要求能够快速充电，气体发生复合反应时，电池的内压很高，只有金属容器可以承受这种压力，而且不会发生太大的变形。最后金属电池槽聚砜密封环翻边与电池盖密封，这种方法成本低，易于生产，而且可靠。
图片SC4000mAh
工艺流程：（以SC型为例
1.配方
1.1正极：氢氧化镍(
2.1.1和2.2.3)
氧化钴（可以形成导电网络，弥补氢氧化镍与金属集流体间较大的间距以及氢氧化镍本身电导率较低的不足）
添加剂
1.2负极：贮氢合金粉(3.1有具体讨论)
添加剂
1.3电解质：30%的KOH水溶液
17g/L的LiOH
NaOH（为提高高温充电效率，将部分KOH替换为NaOH，但是会加重对金属氢化物活性物质的腐蚀，降低循环寿命）
2.正极制备
2.1烧结式
2.1.1调浆：纤维镍+导电剂CoO+CMC（2.5%）或MC+PVB造孔剂
2.1.2拉浆：将膏状物涂覆到基板（如冲孔镍带）
2.1.3烘干（挥发黏结剂）（75℃）
2.1.4在氮气/氢气环境下高温煅烧（880℃，烧结速度90m/h）
2.1.5化学浸渍或电化学浸渍（将NiOH沉积到烧结骨架中）
Ni（NO
3）
2
浸渍密度1.62-1.65g/c㎡，含3%-5%Co（NO
3
）
2
增重[（1.72-1.80）±0.007]g/cm2
2.1.6浸渍后的电极用电化学充/放电工艺进行预活化 2.1.7逆向水洗
2.1.8烘干（75℃）
2.1.9电极软化（成型厚0.58±0.05mm）
2.1.10极耳点焊
主要设计参数：
纤维镍骨架的强度和孔径
氢氧化镍活性物质的化学组成
活性物质的载入
有害物质（硝酸盐、碳酸盐等）的含量
2.2涂膏式
2.2.1泡沫镍基板制备
用电沉积或化学蒸汽沉积工艺。在聚氨酯泡沫上包覆一层镍，然后热处理，除去聚氨酯基体
2.2.2高密度球形氢氧化镍制备
采用沉积工艺制备，在氨水存在下，使金属盐（如硫酸镍）与氢氧化物（如NaOH）进行反应，镍源中还可添加钴和锌等添加剂来改善性能。通常组成为
Ni94Co3Zn3，Co的沉积是为了改善导电性，而且Co和Zn可以调整氧的电位，使微观结构更精细。振实密度(表征氢氧化镍干粉的填充效率)通常为2.2g/c㎡ 2.2.3调浆：高密度球形氢氧化镍+导电剂CoO+黏结剂
2.2.4拉浆：用机械法将膏状物涂覆基板孔中
2.2.5轧压成型：通过物理法将含有平均粒径10μm的氢氧化镍膏状物载入到泡沫骨架上（成型厚0.58±0.05mm）
2.3比较
2.3.1烧结式电极的倍率和功率性能最佳，但代价是质量比容量和体积比容量的降低。烧结式生产工艺复杂、成本高，需投入较大资金在设施和设备上
2.3.2涂膏式电极易于生产、成本低，关键是泡沫镍基板和高密度球形氢氧化镍，2.3.3近期的研究使涂膏式电极进一步提高了电极的功率和高放电率性能，能达到烧结式电极的水平。
3.负极制备
3.1 负极的活性物质可以是无定形AB5型（LaCePrNdNiCoMnAl）合金，或者是无定形AB2（VTiZrNiCrCoMnAlSn）合金。
尽管AB5型合金的储氢能力（320 mAh/g）比AB2型（440 mAh/g）低很多，但AB5型合金的使用却更为广泛，其优点是成本低，易于活化和成型，电极生产工艺灵活，可高放电率放电。
金属氢化物活性物质不同的组成及结构能够满足特殊的设计要求。可以通过调整活性物质的组成来改变比容量、比功率和/或循环寿命中的一个或几个参数。 典型的AB5型合金的组成为：
La5.7Ce8.0Pr0.8Nd2.3Ni59.2Co12.2Mn6.8Al5.2（原子百分数，%）
La10.5Ce4.3Pr0.5Nd1.3Ni60.1Co12.7Mn5.9Al4.7
AB5型合金的质量比容量通常为290-320 mAh/g。
商品化的AB5型合金主要是CaCu5晶体机构
AB2型也有多种组成和加工工艺，常见组成有：
V18Ti15Zr18Ni29Cr5Co7Mn8
V5Ti9Zr26.7Ni38Cr5Mn16Sn0.3
V5Ti9Zr26.2Ni38Cr3.5Co1.5Mn15.6Al0.4Sn0.8
AB2合金的质量比容量为385-450mAh/g。若合金中钒的含量增加，自放电率也会加大，因为钒的氧化物溶解时，伴随着一种特殊类型的氧化还原反应。Co、Mn、Al、Sn的浓度对于改善活化和成型性能，延长寿命非常重要。
金属氢化物用作Ni/MH电池负极材料，还需满足一系列性能要求，包括储氢能力、适中的金属-氢气键合强度、一定的催化活性和放电动力学，同时还要具有抗氧化/腐蚀能力以保证一定的循环寿命。
国内一般采用的是铸态法的冷却方式，只有少数采用了甩带法的冷却方式，一般说来铸态方式冷却速度慢，活化快，但是寿命要差点，甩带方式则相反，理论上说是甩带方式好于铸态方式。晶形，和粒径主要是影响到上粉，或说是拉片，在合金粉直观的反映是松比和振实。一般来说振实高的更有利于做高容量的电池（同样的面积，上粉重量多，面密度大，不会影响要松紧度）。电池厂家最应该测的一个是克容量（电池设计需要用到），粒度组成（只要好上粉/拉片就行）。退火（也叫均匀化热处理，均质退火处理 ，简称均质化处理（Homogenization），系利用在高温进行长时间加热，使金属内部的化学成分充分扩散，因此又称为『扩散退火』）。对贮氢合金的影响；1.消除合金结构应力；2，减少组分偏析，使合金各个部分成分均匀；3，是倾斜的PCT曲线变平坦，降低合金平台压；4，提高吸氢量，5，提高循环寿命。之所以退火就是因为合金在常规熔融冷却后，会产生应力、成分不均一等，影响贮氢合金吸放氢性能以及电化学性能。
甩带能够提高合金凝固速度，急速冷却能够让合金凝固后仍然保持熔融状态下的成分，达到高度均质化及1um左右的晶粒尺寸，同时合金主要以柱状晶组织组成，这种组织发达的合金制成电极后寿命长，耐腐蚀性能好。这种合金经过低温热处理（低于常规热处理温度），pct曲线进一步平坦，寿命进一步提到。但这种热处理要以不破坏晶粒结构和尺寸为前提。但热处理并非对所有甩带合金都使用，看要进行那种方面的改进了。甩带产品一般以长寿命为特征，放电容量与合金化学计量比相关。
3.2镍氢负极干法连续化浸胶工艺
负极上粉-负极片浸胶-烘干-预压-缓冲-冲切小片
4.隔膜材料(聚烯烃无纺布
4.1传统的湿法
纤维组成：PP，PP/PE
纤维大小：15—20微米
特点：使用聚乙烯和聚丙烯的混合物，均匀性高，是从湿法造纸的生产方面发展而来，为满足PP和PE的结合，所以要使用直径相对大一些的纤维。
4.2拼合纤维法
纤维组成：PP，PE+PEVOH
纤维大小：2—8微米，15—20微米
特点：也是使用湿法制备的，但不同的是，使用水流进行纤维的拼合和缠结。因为在缠结过程中有针孔形成的问题，所以产品的定量最小值值要限制在约
55g/m2。当拼合纤维细度直径为2—8微米时，则需要有较大直径的纤维通过交联以加强产品的强度。万一拼合不完善，同得不到均匀的产物。制备这种隔膜的原材料，既含有聚乙烯纤维，也含有聚丙烯纤维，在一些情况下还含有乙烯-乙烯醇共聚物纤维。
4.3干法
纤维组成：纯PP
纤维大小：8—12微米
特点：
4.4熔喷法
纤维组成：纯PP
纤维大小：1—5微米
特点：是将聚丙烯用熔喷的方法制成，通常不含有添加剂，所以不会降低电池性能。
5.电池制作
5.1裁片
正极118*33.5mm2（厚0.58±0.05mm）
负极153*33.5mm2（厚0.375±0.05mm）
隔膜271*37.5mm2 （厚0.18mm2）
（有的为了使气体更好的化合，加入可气体网栅）
5.2配片
5.3卷绕
由内到外依次是气体网栅→负极→隔膜→正极→镀镍钢壳
5.4检测
要求无凹心、凸心，平整，无短路
5.4滚槽
在装好极组的电池钢壳开口端滚出以个1mm左右深的槽（方便以后封口），再在电池壳内壁涂上沥青油（密封）
5.5注液（真空注液）
约7.2g
5.6封口工艺
将正极极耳点焊到顶端结构件的正极端子上，在钢壳上压平，封口机（精度要高防止泄露）封口，
5.7清洗电池表面油污碱液，涂上防锈油
6.化成制度
6.1常温陈化（使电解液均匀分布）上以部流入的电池需要搁置（不充电） 6.2 充放电循环
6.2.1恒流充电（5mA，30min限压2.00V）
6.2.2休眠10min
6.2.3恒流充电（20mA*4h限压2.00V）
6.2.4休眠30min
6.2.5恒流充电（600mA，8h，限压2.00V）
6.2.6恒压充电（2.00V，限流20mA，直到过充）
6.2.7休眠1h
6.2.8恒流放电（200mh，检测电池电压不低于0.8V）
6.2.9恒流充电（600mA，8h，限压2.00V）
6.2.10恒压充电（2.00V，限流20mA，直到过充）
6.2.11休眠1h
6.2.12恒流放电（200mh，检测电池电压不低于0.8V）
6.2.13恒流充电（600mA，6h，限压2.00V）
6.3高温陈化（55度恒温存24h，取出常温搁置6h）（为了加速活化速度） 6.4抽测电压
6.5容量分选
6.7测内阻
6.8补充电
6.8.1恒流充电（600mA，150min，限压2.00V）
6.8.2恒压充电（2.00V，限流20mA，直到过充）
7.包装
8.储藏
极高或极低的温度，会影响电池的表现，因此应避免将电子器材放在高温的环境。此外，电池毋须冷藏，只须于室温下存放在干爽的环境即可
* 镍氢/镍镉充电器的充电电压控制方式和锂离子充电器的完全不同，为了防止锂离子电池因电压过高发生危险，锂离子充电器采用了限压充电技术，而镍氢/镍镉充电器则没有设计这个功能。过充电时，反应为：
正极4OH- -- 4e=2H2O + O2
负极2H2O+4e+O2=4OH-
O2由正极运动到负极，被反应掉了，总反应为了
*镍氢电池设计时，容量实际上是由正极限制的，负极容量设计过剩，以保证过充电时候，正极产生的氧气可以到负极反应，电池的内压不会有明显升高。
*封口后，要及时进行一次初步充电，是为了将二价钴转化为具有导电性的CoOOH，也为负极充进预留电。这步的关键是封口后到充电的时间和充电电流。
1）时间很关键，封口后放置时间太短，则电解液还来不及分配均匀，充电效率低且没有电解液的地方不能发生反应；时间太长则二价钴容易在负极被还原成晶体钴，会生产钴桥，造成微短路。所以尽可能选用吸液速度快的绝缘纸，缩短封口后搁置时间。这点对自放电影响最大。
2）电流也很关键，电流大，则充电电压高，首先发生的反应是二价镍转三价；电流小，充电电压低，则发生的反应是钴的价态转变。
电化学原理及其应用(习题及答案)
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（C） A. (1) = (2) B. (1)＜(2) C. (1)＞(2) D. 都不对 二、填空题 1．将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ ＝1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ ＝2MnO4—+ ___4H2O______ （碱性介质）2．现有三种氧化剂Cr2O72—，H2O2，Fe3+，若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3．把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池，则正极反应为Ag++ e = Ag，负极反应为Fe3++e= Fe2+ ，原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4．在Ｍn++n e＝M(s)电极反应中，当加入Ｍn+的沉淀剂时，可使其电极电势值降低，如增加Ｍ的量，则电极电势不变 5．已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ（AgCl/Ag）= 0.222V。 6．已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347Ｖ,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7．用氧化数法配平下列氧化还原反应。 （1）K2Cr2O7＋H2S＋H2SO4K2SO4＋Cr2(SO4)3＋S＋H2O K2Cr2O7＋3H2S＋4H2SO4 =K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3S＋7H2O
电化学原理与方法课程中下半学期课程复习题 (1)剖析
1请你简要论述一下，电化学研究方法中，暂态测量技术有哪些？以及暂态研究技术的应用有哪些？ 暂态测量技术有哪些？ 暂态测量方法的种类 ①按极化或控制的幅度分( 幅度：电极极化的幅度，界面电位变化量) a. 大幅度暂态测量(研究电极过程) |Δφ|>10 mV ( 大幅度) b. 小幅度暂态测量(用于测定参数Rr、RL、C d) |Δφ|<10 mV(小幅度) ②按控制方式分： a. 控制电流法暂态测量 b. 控制电位法暂态测量 控电流法：单电流阶跃;断电流;方波电流;双脉冲电流 控电位法:阶跃法、方波电位法等;线性扫描(单程线性扫描,连续三角波扫描);脉冲电位(阶梯伏安,常规脉冲,差分脉冲,方波伏安) [从电极极化开始到各个子过程（电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程）做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的，变化的“过渡阶段”，称为暂态.] [电化学暂态测试技术也称为电化学微扰测试技术，即用指定的小幅度电流或电压讯号加到研究电极上，使电极体系发生微弱的扰动，同时测量电极参数的响应来研究电极反应参数] 暂态研究技术的应用？ 暂态技术提供了比稳态技术更多的信息，用来研究电极过程动力学，测定电极反应动力学参数和确定电极反应机理，而且还可将测量迁越反应速率常数的上限提高2～3个数量级，有可能研究大量快速的电化学反应。暂态技术对于研究中间态和吸附态存在的电极反应也特别有利。暂态技术中测得的一些参量，例如双电层电容、欧姆电阻、由迁越反应速率常数决定的迁越电阻等，在化学电源、电镀、腐蚀等领域也有指导意义。 2.请你谈谈电化学测量中要获得电化学信号需要哪些电极以及设备，它们分别的作用是什么？ 一、需要①参比电极：参比电极的性能直接影响着电极电势的测量或控制的稳定性。 ②盐桥：当被测电极体系的溶液与参比电极的溶液不同时，常用盐桥把研究电极和参比电极连接起来。盐桥的作用主要有两个，一个是减小接界电势，二是减少研究、参比溶液之间的相互污染。
动力电池管理系统硬件设计电路图
动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。
电化学原理知识点
电 化学原理 第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。 第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。 三个电化学体系： 原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类： 定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。 分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。 水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。 活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于·dm-3 时才有效。 电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。 影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。 当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系： 与 的关系： 当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动是独立的，这时电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后所产生的离子当量电导之和： 同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变! 离子淌度：单位场强（V/cm ）下的离子迁移速度，又称离子绝对运动速度。 离子迁移数：某种离子迁移的电量在溶液中各种离子迁移的总电量中所占的百分数。 或 第二章 电化学热力学 i i i x αγ= ∑= 22 1 i i z m I I A ?-=± γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000 =λ-++=000λλλ
电化学原理
第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。 第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。 三个电化学体系： 原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类： 定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质 分类： ? 弱电解质与强电解质—根据电离程度 ? 缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 ? 可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。 水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”. 活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm -3 时才有效。 电导∶量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。 i i i x αγ=∑= 2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ=
电化学原理知识点
电化学原理 第一章 绪论 两类导体： 第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。 第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。 三个电化学体系： 原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。 电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。 阳极：发生氧化反应的电极 原电池（-）电解池（+） 阴极：发生还原反应的电极 原电池（+）电解池（-） 电解质分类： 定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。 分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数：水化膜中包含的水分子数。 水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。 活度与活度系数： 活度：即“有效浓度”。 活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。 离子强度I ： 离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为： 注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。 电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。 符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。 影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。 当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。 与 K 的关系： 与 的关系： 当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。 离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动 i i i x αγ=∑ =2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000=λ- ++=000λλλ
高三化学一轮复习：电化学原理及其应用
电化学原理及其应用 1．家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。 电解总反应式为： 则下列说法正确的是( ) A．X为C2H5COOH B．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O―→C23H46＋2CO2－3＋6H＋ C．电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素 D．阴极的还原产物为H2和OH－ 解析：A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应式应为C21H41COOH＋X－2e－＋60H－―→C23H46＋2CO2－3＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 mol雌性信息素转移2 mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH－并非氧化还原产物． 答案：AC 2．下列关于铜电极的叙述正确的是( ) A．铜锌原电池中铜是负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 解析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极； 电镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气。 答案：C 3．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu ＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A．工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石
电化学原理思考题答案
第三章 1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。 3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状 答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。 4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\ 偶极子双电层\金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。 5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。） 6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。 8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么 答：静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。11．什么叫ψ1电位能否说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关ψ1电位的符号是否总是与双电层总电位的符号一致为什么 答：距离电极表面d处的电位叫ψ1电位。不能，因为不同的紧密层d的大小不同，而紧密层的厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ1电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时ψ1电位的符号与双电层总电位的符号不一致。 12．试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题 13．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线的分析来判断不同电位下的双电层结构答： 14．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。15．什么是特性吸附哪些类型的物质具有特性吸附的能力答：溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。
{高中试卷}高三化学一轮复习：电化学原理及其应用[仅供参考]
20XX年高中测试 高 中 试 题 试 卷 科目： 年级： 考点：
监考老师： 日期： 电化学原理及其应用 1．家蝇的雌性信息素可用芥酸(来自菜籽油)与羧酸X在浓NaOH溶液中进行阳极氧化得到。电解总反应式为： 则下列说法正确的是( ) A．X为C2H5COOH 3＋6H＋B．电解的阳极反应式为：C21H41COOH＋X－2e－＋2H2O―→C23H46＋2CO2－ C．电解过程中，每转移a mol电子，则生成0.5a mol雌性信息素 D．阴极的还原产物为H2和OH－ 解析：A项根据原子守恒可判断X为C2H5COOH；B项由于电解质溶液为浓NaOH，因此阳极反应 3＋4H2O；C项根据电解总反应可知每生成1 式应为C21H41COOH＋X－2e－＋60H－―→C23H46＋2CO2－ mol雌性信息素转移2 mol电子，则C项正确；D项阴极的还原产物为H2，OH－并非氧化还原产物． 答案：AC 2．下列关于铜电极的叙述正确的是( ) A．铜锌原电池中铜是负极 B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极 C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 解析：铜锌原电池中锌活泼，锌做负极；电解精炼铜时，粗铜中的铜失去电子，做阳极；电
镀铜时，应选用铜片做阳极，镀件做阴极，含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时，铜做阳极，失电子的是铜而不是溶液中的OH－，因而得不到氧气。 答案：C 3．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并产生Ca(OH)2，溶液呈碱性。根据这一特点，科学家发明了电动势(E)法测水泥初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。 下列有关说法不正确的是( ) A．工业上制备普通水泥的主要原料是黏土和石灰石 B．测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生氧化反应 C．负极的电极反应式为：2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O D．在水泥固化过程中，由于自由水分子的减少，溶液中各离子浓度的变化导致电动势变化解析：A项工业上制备普通水泥的主要原料正确；B项测量原理装置图中，Ag2O/Ag极发生还原反应；C项负极材料Cu失电子，该电极反应式正确；D项在溶液中通过离子移动来传递电荷，因此各离子浓度的变化导致电动势变化。 答案：B 4． LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4 ＋Li 放电 充电 LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解 质。 下列有关LiFePO4电池说法正确的是( ) A．可加入硫酸以提高电解质的导电性B．放电时电池内部Li＋向负极移动 C．充电过程中，电池正极材料的质量减少
镍氢电池组充电系统设计方案(硬件部分)张元星
个人资料整理仅限学习使用 南阳理工学院 本科生毕业设计<论文） 学院<系）：电子与电气工程系 专业：电气工程及其自动化 学生：张元星 指导教师：陈兰莉 完成日期 2018年5月
南阳理工学院本科生毕业设计<论文） 镍氢电池组充电系统的设计-硬件设计(The Hardware Design ofNi-MH Battery Charging System> 总计：毕业设计<论文）页 表格：个 插图：幅
南阳理工学院本科毕业设计<论文） 镍氢电池组充电系统的设计-硬件设计The Hardware Design of Ni-MH Battery Charging System 学院<系）：电子与电气工程系 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：张元星 学号：97107034 指导教师<职称）：陈兰莉<副教授） 评阅教师： 完成日期： 南阳理工学院 Nanyang Institute of Technology
镍氢电池组充电系统的设计-硬件设计 电气工程及其自动化张元星 [摘要]:Ni-MH电池是一种新型充电电池，具有能量比大、重量轻、温度特性好等特点，并且相比铅酸蓄电池、镍镉电池等传统电池对环境污染小，被称为绿色电池，得到广泛的应用。 本文介绍了一种基于单片机的镍氢蓄电池组充电器的设计。充电器的硬件部分主要包括单片机控制模块、充放电模块、电压电流采集接口模块、电池组状态检测模块、键盘输入模块、LED显示模块等。单片机控制模块用于对整个系统的各个模块进行控制。充放电模块用于完成对镍氢蓄电池组的恒流充电和恒流放电。电压电流采集接口模块用于检测电池的电压，电流等数据。电池组状态检测模块用于检测电池组中电池的数量和安放的位置，并在单片机的控制下切断充满电或放完电的电池。键盘输入模块不仅可以用于手动调整充放电电流的大小，还可以作为放电的控制开关。LED显示模块用于显示整个系统的相关数据和提示信息。本设计操作简单、实用性强等优点，具有较强的实用价值。 [关键词]：镍氢电池；充放电；89C51单片机；ADC0809模数转换器
镍氢电池标准
（第一次征求意见稿） 随着煤炭工业发展和矿山装备技术进步，监测通信系统、紧急避险设施、井下运输车辆等对防爆电源的容量要求越来越高，同时《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》中明确禁止存在析氢危险的蓄电池在隔爆外壳内使用。为满足目前煤矿装备的迫切需要，在充分研究、复征求各方面专家意见以及进行相关试验研究的基础上，制定本安全技术要求。 1 范围 本技术要求规定了矿用隔爆（兼本安）型金属氢化物镍蓄电池电源产品分类、型号命名、安全技术要求、检验规则等内容。 本技术要求适用于在煤矿井下使用的矿用隔爆（兼本安）型金属氢化物镍蓄电池电源的安全标志管理。 2 规范性引用文件 GB 爆炸性环境第1部分：设备通用要求 GB 爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备 GB 爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备 GB 低压开关设备和控制设备第1部分总则 GB/T 含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组便携式密封单体蓄电池第2部分金属氢化物镍电池 MT/T 煤矿用电器设备产品型号编制方法和管理办法 MT 209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT/T 286 煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法 MT/T 408-1995 煤矿用直流稳压电源 MT/T 1078-2008 矿用本质安全输出直流电源 QC/T 744-2006 电动汽车用金属氢化物镍蓄电池 3 术语和定义 单体电池 构成蓄电池最小电气单元的电极和电解质的组合。 蓄电池组 以串联方式连接起来，增加电压的两个或多个单体电池。 电池管理系统 通过采集、检测单体电池与热、电相关数据，对单体电池进行充放电管理、保护与控制的
电化学原理及其应用(习题及答案)
电化学原理及其应用 (习题及答案) https://www.360docs.net/doc/5416729155.html,work Information Technology Company.2020YEAR
第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是( C ) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为 O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是 Zn | Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应 2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+
最新电化学原理思考题答案
电化学原理思考题答案 （注：我只做了老师要求做的） 第三章 1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同？为什么？ 2．理想极化电极和不极化电极有什么区别？它们在电化学中有什么重要用途？ 答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。 3．什么是电毛细现象？为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状？ 答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。 4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零？用什么办法能确定其表面带电状况？ 答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子 双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。 5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗？为什么有这种关系？（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。） 6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”？ 7．双电层的电容为什么会随电极电位变化？试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。 8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系？ 9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。 10．影响双电层结构的主要因素是什么？为什么？ 答：静电作用和热运动。静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。 11．什么叫ψ1 电位？能否说ψ1 电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关？ψ1 电位的符号是否总是与双电层总电位的符号一致？为什么？ 答：距离电极表面d处的电位叫ψ1电位。不能，因为不同的紧密层d的大小不同，而紧密层的厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ1 电位的大小只取决于电解质总浓度而与电解质本性无关。当发生超载吸附时ψ1 电位的符号与双电层总电位的符号不一致。 12．试述双电层方程式的推导思路。推导的结果说明了什么问题？ 13．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线的分析来判断不同电位下的双电层结构？ 答： 14．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解电极表面剩余电荷密度的优缺点。 15．什么是特性吸附？哪些类型的物质具有特性吸附的能力？ 答：溶液中的各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附。大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附。 16．用什么方法可以判断有无特性吸附及估计吸附量的大小？为什么？ 17．试根据微分电容曲线和电毛细曲线的变化，说明有机分子的特性吸附有哪些特点？
电池管理系统
电池管理系统 电池管理系统（BMS）对不同的人有不同的用途。在一些方面它只是简单的电池监测，在充电和放电过程中对电池的关键参数进行监测，如电压、电流、电池温度、外部温度。监控电路一般可以提供输入给保护装置，用于在负载或者充电器的任何参数超出设定值时发出报警或断开连接。 对于电力和电站工程师来说，电池管理系统是在船舶断电情况下为设备和通信系统供电的最后保障。BMS不仅需要对电池的监控和保护，也要保证在需要是能够提供充足电力，并延长供电时间和电池寿命。这些都在电池充电维护管理计划中进行控制。 对于自动化工程师来说，BMS是综合的快速响应的能量消耗管理系统的重要组成部分，并需要在其它船用设备，例如主机遥控、环境控制、通信系统和安全系统的显示界面中进行显示。 这就是BMS具有很多种类的原因。 设计BMS 为保证电池控制的性能和从安全方面考虑，必须先明白什么是需要控制的和为什么它们需要被控制。这就需要对电池的化学原理、工作特性和故障模式（特别是锂电池的）有深入的了解，不能简单地将电池当成一个黑盒子来看。 注：黑盒子只在设计或使用中，不考虑某一设备或单元的内部结构及原理，只考虑其输入和输出特性。 BMS的结构组成 一般的电池管理系统有三个基本的组成 ?保护电池或蓄电池不受损害 ?延长蓄电池的寿命 ?在需要时维护处于混乱状态的电池组。 为达到以上目标，电池管理系统需要满足一个或多个一下功能。
?电池保护。所有的BMS陈旭能够保护电池免于超出范围的操作条件引起的伤害。实际上BMS必须对与电池任何可能受到的损害提供完整的保护。对 电池进行超出其设计极限的操作将不可避免的导致其故障。避免这些故障，将节省更换电池的费用。尤其是对于高电流和高动力输出，且在恶劣工作 环境中被使用者滥用的情况下。 ?充电控制。这是BMS的基本功能。不恰当的充电是造成蓄电池损坏的最重要原因。 ?需求管理。电池组并不是直接与操作系统连接，需求管理提供电池所需的指令，其目的是通过在应用电路中使用节省电池能源的技术来减少电流损 耗，以延长电池两次充电之间的间隔。 ?充电情况监测。很多程序需要电池组或单个电池在电池组中的充电情况方面的知识。这可以提供使用者一个电池剩余电量的指示，或者为控制电路 提供信息，以保证充电进程的最优控制。 ?健康情况监测。该功能用于测量电池组的额定输出性能。这是评价应急动力系统能力的指标，也是判断是否需要进行维护的依据。 ?电池均衡。在多个电池组成的电池组中，由于制造容差或充放电周期中的工作情况会造成电池的微小差异，较弱的电池在放电过程中会超额负载，使之变得更弱，直到最终使电池组过早失效。 ?历史记录功能。记录电池组的历史数据，用于评估电池组的健康情况，也用于判断是否被错误私用。为以后的评估包括使用次数、最大和最小电压、温度和最大充放电电流等参数。 ?识别和鉴定。提供关于电池的制造商机型名称、化学测试、序列号、生产日期等信息。 ?通信。BMS包括电池组和充电装置、测试设备之间的几种通信方式。以及提供给显示界面的监控、状况和历史信息。通信部分也需要能够允许使用 者设置修改电池组的控制参数、诊断或测试。 下面举例说明三种不同非常不同的BMS程序。 智能电池 可充放电的镍镉和镍氢电池的寿命可通过置于电池组和充电设备之间的智能充电系统延长。电池提供其规格、当前状况和使用历史等信息给充电装置，一共实现最佳充电方案，或控制其使用方式。 电池和充电设备形成结合体的主要目的是提供一个更大方位的电路保护，用
电化学原理及其应用
5月6日晨测：化学原理及其应用（时间：40分钟） 可能用到的相对原子质量： Cu -64 Zn -65 1．（2020·广西省桂林市高三联合调研）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na 2S x )分别作为两个电极的反应物，固体Al 2O 3陶瓷(可传导Na +)为电解质，总反应为2Na+xS Na 2S x ，其反应原理如图所示。下列叙述正 确的是（ ） A ．放电时，电极a 为正极 B ．放电时，内电路中Na +的移动方向为从b 到a C ．充电时，电极b 的反应式为S x 2--2e -=xS D ．充电时，Na +在电极b 上获得电子，发生还原反应 2．（2020·吉林省吉林市高三二调）金属(M)－空气电池具有原料易得，能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源，该类电池放电的总反应方程式为：2M ＋O 2＋2H 2O ＝2M(OH)2。 (已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能)下列说法正确的是（ ） A ．电解质中的阴离子向多孔电极移动 B ．比较Mg 、Al 、Zn 三种金属－空气电池，Mg －空气电池的理论比能量最高 C ．空气电池放电过程的负极反应式2M －4e －＋4OH －＝2M(OH)2 D ．当外电路中转移4mol 电子时，多孔电极需要通入空气22.4L(标准状况) 3．（2020·福建省龙岩市高三质量检测）我国某科研团队设计了一种新型能量存储／转化装置（如下图所示）。闭合K 2、断开K 1时，制氢并储能；断开K 2、闭合K 1时，供电。下列说法错误的是（ ） A ．制氢时，溶液中K +向Pt 电极移动 B ．制氢时，X 电极反应式为22Ni(OH)e OH NiOOH H O ---+=+ C ．供电时，Zn 电极附近溶液的pH 降低
电化学原理
可逆体系的循环伏安研究 1 实验目的 1)掌握循环伏安法研究电极过程的基本原理 2)学习使用CHI660电化学综合分析仪 3)测定K3Fe(CN)6体系在不同扫描速率时的循环伏安图 2 实验原理 1)循环伏安法概述： 循环伏安法（CyclicVoltammetry）的基本原理是：根据研究体系的性质，选择电位扫描范围和扫描速率，从选定的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向和速率随时间线性变化，完成所确定的电位扫描范围到达终止电位后，会自动以同样的扫描速率返回到起始电位。在电位进行扫描的同时，同步测量研究电极的电流响应，所获得的电流－电位曲线称为循环伏安曲线或循环伏安扫描图。通过对循环伏安扫描图进行定性和定量分析，可以确定电极上进行的电极过程的热力学可逆程度、得失电子数、是否伴随耦合化学反应及电极过程动力学参数，从而拟定或推断电极上所进行的电化学过程的机理。 循环伏安法是进行电化学和电分析化学研究的最基本和最常用的方法，1922年由Jaroslav Heyrovsky创立的以滴汞电极作为工作电极的极谱分析法（Polarography），可以认为是伏安研究方法的早期形式，其对电化学研究领域的杰出贡献，Heyrovsky在1959年获得诺贝尔化学奖。随着固体电极，修饰电极的广泛使用和电子技术的发展，循环伏安法的测试范围和测试技术、数据采集和处理等方面显著改善和提高,从而使电化学和电分析化学方法更普遍地应用于化学化工、生命科学、材料科学及环境和能源等领域。 2)循环伏安扫描图： 循环伏安法研究体系是由工作电极、参比电极、辅助电极构成的三电极系统，工作电极和参比电极组成电位测量，工作电极和辅助电极组成的回路测量电流。工作电极可选用固态或液态电极，如：铂、金、玻璃石墨电极或悬汞、汞膜电极。常用的参比电极有：饱和甘汞电极（SCE）、银－氯化银电极，因此，循环伏安曲线中的电位值都是相对于参比电极而言。辅助电极可选用固态的惰性电极，如：铂丝或铂片电极、玻碳电极等。电解池中的电解液包括：氧化还原体系（常用的浓度范围：mmol／L）、支持电解质（浓度范围：mol／L）。循环伏安测定方法是：将CHI660电化学综合分析仪与研究体系连接，选定电位扫描范围E1～E2和扫描速率υ，从起始电位E1开始扫描，电位按选定的扫描速率呈线性变化从E1到达E2，然后连续反方向再扫描从E2回到E1，如图C17.1所示，电位随时间的变化呈现的是等腰三角波信号。 在扫描电位范围内，若在某一电位值时出现电流峰，说明在此电位时发生了电极反应。若在正向扫描时电极反应的产物是足够稳定的，且能在电极表面发生电极反应，那么在返回扫描时将出现于正向电流峰相对应的逆向电流峰。典型的循环伏安曲线如图C17.2所示，i pc 和i pa分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为E pc和E pa。（p表示峰值，a表示阳极，c表示阴极。）
电化学原理试题B
电化学原理 一、填空题。（每空2分，共30分） 1. 电化学研究对象包括三部分：_____________，________________及_______________________。 2. 液相传质的三种方式为：_____________，______________和_____________。 3. 离子淌度反映出离子在______________推动下的运动特征。 4. 金属与溶液界面电位差一般由______________电位差、____________电位差和__________电位差组成。 5. 金属电化学防腐有___________、___________、___________等三种方式。 6. 电池放电时，阳极是正极还是负极？_____________。 7. 若某一电极过程有15J 0< J< 0.01J d ，则其速度控制步骤为_____________步骤。 二、回答下列问题。（每题10分，共40分） 1. “除电荷传递步骤外，电极过程的其他步骤不涉及电子转移，所以不能用电流密度来表示它们的速度。” 这种说法对吗？为什么？ 2. 在不同金属上发生氢离子还原时，为什么可根据Tafel公式中的a值将它们分成高、中、低过电位金属？
3.?电化学极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤？浓度极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤？ 4. 为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和方向？ 三、计算题（10分） 用H 2SO 4的水——乙酸溶液为电解液，测定铂电极（阳极）上氧的过电势，得出 下表结果： J /A.cm -2 10-3 10-2 5×10-2 10-1 η/V 0.92 1.31 1.53 1.64 求Tafel 常数a 和b 。 四、分析在金属电镀过程中阴、阳极上发生反应（包括副反应）的特点及电位变化特点。 （10分） 五、测量动力学参数可采用经典法和暂态法，二者各有何特点。（10分） 电化学原理 试题B （答案） 二、填空题。（每空2分，共30分） 1. 电子导体，离子导体，二者形成的带电界面性质
电化学原理及其应用
第4章电化学原理及应用 5课时 教学目标及基本要求 1. 明确原电池及相关的概念。了解电极的分类，了解电极电势的概念。 2. 能用能斯特方程式进行有关计算。能应用电极电势的数据判断氧化剂、还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度。 3. 了解摩尔吉布斯自由能变与原电池电动势，标准摩尔吉布斯自由能变与氧化还原反应平衡常数的关系。 4. 了解电解、电镀、电抛光的基本原理，了解它们在工程上的应用。了解金属腐蚀及防护原理。 教学重点 1. 原电池符号的书写 2. 影响电极电势的因素 3. 电极电势与吉布斯的关系 4. 电极电势的应用 教学难点 1. 电极类型 2. 能斯特方程及相关计算 3. 应用电极电势判断氧化剂、还原剂的相对强弱 本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题 本章采用多媒体结合板书的方式进行教学。 在教学过程中注意 1. 原电池的设计 2. 浓度、酸度对电极电势的影响 3. 电极电势的应用 主要教学内容 4.1 原电池（Electrochemical cell） 任何自发进行的氧化还原(oxidation-reduction) 反应，只要设计适当，都可以设计成原电池
用以产生电流。 4.1.1 原电池的结构与工作原理 Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) 负极Zn(s) → Zn2+(aq)+2e-(Oxidation) 正极Cu2+(aq)+2e-→ Cu(s) (Reduction) 总反应：Zn(s)+ Cu2+(aq) → Zn2+(aq)+ Cu(s) 原电池的符号（图式）(cell diagram) 表示: 如铜- 锌原电池, : Zn ∣ZnSO4(c1) ┊┊CuSO4(c2) ∣Cu 规定：(1) 负极(anode) 在左边，正极(Cathode) 在右边，按实际顺序从左至右依次排列出各个相的组成及相态; (2) 用单实竖线表示相界面, 用双虚竖线表示盐桥; (3) 溶液注明浓度，气体注明分压; (4) 若溶液中含有两种离子参加电极反应, 可用逗号隔开，并加上惰性电极. 4.1.2 电极类型 按氧化态、还原态物质的状态分类： 第一类电极：元素与含有这种元素离子的溶液一起构成的电极。 (1) 金属──金属离子电极： Zn2+| Zn ；Cu2+| Cu ；Ni2+| Ni (2) 气体——离子电极： H+ |H2(g) | Pt 2H+ + 2e-＝H2(g) Cl-| Cl2(g) | PtCl2(g) + 2e-＝2Cl- 第二类电极： (1) 金属──金属难溶盐电极： 甘汞电极：Cl-|Hg2Cl2(s)| Hg Hg2Cl2(s) + 2e-＝2 Hg (s) + 2 Cl- 银－氯化银电极：Cl-| AgCl(s) | Ag AgCl(s) + e-＝Ag (s) + Cl- (2) 金属──难溶金属氧化物电极： 锑—氧化锑电极：H+ ,H2O(g) | Sb2O2(s) |Sb Sb2O2(s) + 6 H+ + 6 e-＝2Sb +3H2O(g) 第三类电极: 氧化还原电极： MnO4-，Mn2+| Pt 2 MnO4-+ 16H+ + 10e-→ 2Mn2++8H2O 4.2 电极电势