电池和燃料电池

电池是用作便携式电源的伏打电池。它们可分为原电池或非充电电池 以及二次电池或可充电电池。干电池是常见的一次电池。它包含一个锌壳作为阳极，和一个浸在四价氧化锰和氯化铵的 潮湿酸性电解液糊中的石墨阴极。锌氧化为氯化锌，四价氧化锰还原为固态三价氧化锰，产生 1.5 伏的电势。使用后，电极会耗尽，使干电池成为一次性电池。碱性电池与之类似，但使用碱性电解液，延长了电池的保质期和使用寿命。铅酸电池是主要 用于汽车的二次电池。这些电池通常有六个串联连接的电化学电池，产生的总电势为 12 伏。每个电池都有一个铅阳极和 一个浸在硫酸中的氧化铅阴极。放电过程中，氧化还原反应会 在两个电极上沉积固态硫酸铅，充电过程中，使用外部电源 将固态硫酸铅转换回来。镍镉充电电池包括 氢氧化镍阴极、镉阳极和 氢氧化钾电解液。工作时，阳极氧化为固态氢氧化镉，阴极还原为固态氢氧化镍，产生 1.3 伏的电池电位。但是，镉的毒性促使 镍镉电池被环保型镍氢电池 取代。这里，阴极保持不变，但阳极是贮氢合金。阳极反应是由氢 生成水。锂离子电池是最新的二次电池。轻质锂金属使这些电池具有高能量密度，便于携带。锂离子电池包含一个锂化石墨阳极和 一个锂过渡金属氧化物阴极。充电时，过渡金属 被氧化，而锂离子则 结合在阳极石墨层之间。放电时，锂离子 从阳极流向阴极，产生 3.7 伏的电势。最后，燃料电池是伏打电池，需要外部连续供应氧化还原反应物 来产生能量。典型的氢燃料电池利用空气中的氢和氧产生电流，同时排出水。石墨电极包含铂基催化剂，用来加速氧化还原反应。