电池工作原理-电池历史

电池工作原理

电池的工作原理是电解质与金属发生氧化和还原反应。当将两种不同的金属物质（称为电极）置于稀释的电解质中时，根据电极金属的电子亲和力，在电极中分别发生氧化和还原反应。由于氧化反应，一个电极带负电，称为阴极；由于还原反应，另一个电极带正电，称为阳极。

阴极形成负极端子，而阳极形成电池的正极端子。要正确理解电池的基本原理，首先，我们应该对电解质和电子亲和力有一些基本概念。实际上，当两种不同的金属浸入电解质中时，这些金属之间会产生电位差。

人们发现，当将某些特定化合物添加到水中时，它们会溶解并产生负离子和正离子。这种类型的化合物称为电解质。电解质的流行例子几乎是所有种类的盐、酸和碱等。中性原子在接受电子时释放的能量称为电子亲和力。由于不同材料的原子结构不同，不同材料的电子亲和势也会不同。1936年仲夏，在伊拉克巴格达市附近修建新铁路线时发现了一座古墓。在那个墓中发现的遗物大约有 2000 年的历史。在这些遗物中，有一些顶部用沥青密封的陶罐。一根铁棒，周围环绕着一根由铜片包裹的圆柱形管子，从这个密封的顶部伸出来。
 

伏打电堆的主要问题是它不能长时间输送电流。1836 年，英国发明家约翰·F·丹尼尔 (John F. Daniell) 解决了这个问题。他发明了一种更先进的电池，称为丹尼尔电池。John F. Daniell 将一根锌棒浸入一个容器中的硫酸锌中，将一根铜棒浸入另一个容器中的硫酸铜 (II) 中。

AU 形盐桥桥接了这两个容器的解决方案。一个丹尼尔电池可以产生 1.1 伏的电压，这种类型的电池比伏打电池持续时间长得多。1839年，发现者、科学人威廉·罗伯特·格罗夫爵士设计了燃料电池。他在电解质溶液中混合氢气和氧气，产生了电和水。燃料电池没有提供足够的电力，但它是有帮助的。Bunsen (1842) 和 Grove (1839) 对使用液体电极供电的电池进行了改进。

如果将两种不同的金属浸入同一种电解质溶液中，其中一种会获得电子，另一种会释放电子。哪种金属（或金属化合物）会获得电子，哪些会失去电子，取决于这些金属的电子亲和力。电子亲和力低的金属会从电解质溶液的负离子中获得电子。

另一方面，具有高电子亲和力的金属会释放电子，这些电子会进入电解质溶液并添加到溶液的正离子中。这样，这些金属中的一种获得电子而另一种失去电子。结果，这两种金属之间的电子浓度会有所不同。

这种电子浓度的差异导致金属之间产生电位差。这种电势差或电动势可用作任何电子设备或电路中的电压源。这是电池的一般和基本原理，这就是电池的工作原理。

所有电池单元都仅基于此基本原理。让我们一一讨论。正如我们之前所说，Alessandro Volta 开发了第一块电池，这种电池通常被称为简单伏打电池。这种类型的简单单元可以很容易地创建。取一个容器，在其中装满稀硫酸作为电解液。现在我们将一根锌棒和一根铜棒浸入溶液中，并通过电负载从外部连接它们。现在您的简单伏打电池已完成。电流将开始流过外部负载。稀硫酸中的锌如下释放电子：

这些 Zn ⁺⁺离子进入电解质，每个 Zn ⁺⁺离子在棒中留下两个电子。作为上述氧化反应的结果，锌电极带负电，因此充当阴极。因此，电解液中阴极附近的Zn ^{+ +}离子浓度增加。