发布时间 : 星期六 文章应用电化学习题及答案更新完毕开始阅读c70f67baa55177232f60ddccda38376baf1fe0a9
对于碱性Ni/Cd电池的成流反应，电池放电时负极镉被氧化生成氢氧化镉；在正极上羟基氢氧化镍接受了由负极经外电路流过来的电子，被还原为氢氧化镍。集电器分别为Cd和羟基氢氧化镍。电解液为相对密度为～的KOH溶液。 (5)氢镍蓄电池
解：氢镍电池的负极可采用混合稀土贮氢合金(如LaNiHx，x＝6)或钛－镍合金(MHx)，正极采用碱性Ni/Cd电池中Ni电极技术，并加以改进。电池表达式为：
该电池以KOH溶液作为电解液。 (6)氢—氧燃料电池
低温碱性氢上氧燃料电池。负极是用Ni粉和Pt、Pd烧结而成，或用镍的化物Ni2B制作，正极是有效面积很大的银，高浓度KOH为电解质，采用石棉或钛酸钾作隔膜。其电极反应为 负极反应：H2＋2OH一
2H2O＋2e—
2OH—
正极反应：1/2O2十H2O＋2e— 电池反应：H2＋1/2O2
H2O
电动势，工作电压，工作温度353～363K，此电池已用于航天飞机上。
11.下表为从电池在不同放电电流下的放电数据记录(电池质量50g) (1)绘出两放电电流下的放电曲线（E/V-Q/mA·h·g-1）。
(2)解释为什么相同初终放电电压而不同放电电流下电池容量不尽一样 i=15mA E/V t/min i=40mA
解：(1)绘出两放电电流下的放电曲线（E/V-Q/mA·h·g-1）。
E/V i=15mA t/min Q 0 60 120 240 330 600 660 700 740 E/V t/min 0 0 60 45 120 90 240 180 330 240 600 270 660 310 700 740 3.532.5E/V21.510.500100200300400500Q/mA·h·g-1600700800i=40mAi=15mA图1两放电电流下电池的放电曲线放电倍数＝额定容量（A?h)放电电流（A) 30 表为碱性锌-锰电池的开路电压(OCV)和放置时间的关系，放置10个月后电池存量下降
了10％，(1)试汁算平均自放电速率，并绘出OCV-放置时间曲线；(2)试说明引发该电池A放电的主要原因。 OCV/V t/d
解：(1)电池自放电的大小一般用单位时间内电池容量减少的百分数来表示。
每天平均自放电速率=10%C/300d=%C/d 并绘出OCV-放置时间曲线如下图。
(2)引发该电池A放电的主要原因为：锌在与碱溶液接触时的热力学不稳定性，导致锌负极在碱性电解液中的溶解及水中的H+离子还原为氢气而导致自放电。
0 60 120 180 240 300 1.541.521.501.481.461.441.421.401.381.361.34050100150t/d图12题. 开路电压对放置时间曲线
OCV/V20025030035013.对于嵌入反应：
xLi?V3O8?LixV3O8[电解液为1mol?L?1 LiClO+PC:DME(1:1)]
4
(1)试将该反应设计成二次电池并写出相应的电极反应。
(2)试根据嵌入的锂离子的量x，计算电池的理论容量。 (3) 试简述研究该二次电池性能的一般方法。 解：(1) Li/V3O8成二次电池表达式为
(?)Li1mol?L?1LiClO4?PC:DME(1:1)V3O8(?)
负极反应:: xLi正极反应: xLi??xLi??xe
?V3O8?xe?LixV3O8
放电充电垐电池充放电反应为：xLi?V3O8噲(2) 设x垎?垐?LixV3O8
?1
mzF1000?2?26.8C??? A·h·kg
M6.941-1
或＝ mA·h·g-1
(3) 近年来锂离子电池的研究工作重点在碳负极材料的研究上，且已经取得了新的进展。但是锂离子电池要达到大规模的应用，对于碳负极材料还需要提高锂的可逆储量和减少不可逆逆容量损失，从而有利于负极比容量的提高和电池比能量的提高。
与锂离子电池负极的发展相比，正极材料的发展稍显缓慢，主要停留在对含锂金属氧化物的研究上。原因在于尽管从理论上能脱嵌锂的物质很多，但要将共制备成能实际应用的材料却非易事，制备过程中的微小变化都可能导致样品结构和性质巨大差异，因而对现有材料的改进仍然是工作的重点。
14. 对于燃料电池：（-）（Pt）,CH3OH | 1mol?L?1H2SO4 | O2(Pt)，(+)
(1)试写出电极反应和电池反应，并计算标准电池电动势。 (2)试根据热力学知识推导其电池能量效率((?id(3)试叙述改进该燃料电池性能的方法。 解：(1)负极反应: CH3OH 正极反应: 6H???G/?H)≥100％是可能的。
?H2O?6e?CO2?6H?
?6e?1.5O2?3H2O
电池反应:CH3OH?1.5O2?2H2O?CO2
?1.5O2?2H2O?CO2
??mol?1;?fGm(H2O(l))=kJ?mol?1;
(2) 对可逆电池反应: CH3OH?查热热力学数据: ?fGm(CH3OH)=kJ??fGm(CO2)?kJ?mol?1;
???fHm(CH3OH)=kJ?mol?1;?fHm(H2O(l))=kJ?mol?1; ??fHm(CO2)?kJ?mol?1
??rGm?1*+2*-( = kJ?mol?1
??rHm?1*+2*-( = kJ?mol?1
理论转换效率： ??702.347?100%?%=%
726.5(3): 理论计算结果表明：直接甲醇燃料电池的理论能量转换效率为％。尽管DMPEMFC具有无可比拟的优点，但要达到实际应用还有大量问题有待进一步解决，目前它的技术还很不成熟，仅处于研制阶段，性能最好的也只有·cm-2。而要达到实际应用，功率必须达到 W·cm-2以上，同时还要使电池满足性能高，存命长和价格低三个条件。目前限制DMPEMFC实际应用的主要问题是阳极催化剂低的活性、高的价格及催化剂的毒化。因此必须提高阳极催化剂的活性，降低催化剂的用量，降低或消除催化剂的毒化。
15试依据热力学数据计算碱性锌-空气电池的理论容量、电池的电动势。 解：电池反应:Zn?1O2?ZnO 2?查热热力学数据: ?rGm???fGm(ZnO)?kJ?mol?1,
??rG??rGm?RTln1(0.21p?/p?)1/2 ??318300?298.15?8.34?(?0.5)ln(0.21) =-316365.72J?mol-1??rG316365.72??1.6392V zF2?96500mzF1000?2?26.8理论容量:C?＝ A·h·kg?M65.409电动势:E?-1
（注意：两者换算关系为96500库仑相当于安时）
16．以叙述燃料电池的类型及特点。
解：燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源，燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接学醇燃料电池)，间接式燃料电池(甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。现在一般都依据电解质类型来分类，可以分为五大类燃料电池，即，
磷酸型燃料电池(phosphoric acid fuel cell PAFC)、 熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell ，MCFC)、 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)和 碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC).
燃料电池的第一个显着特点是不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。由于燃料电池直接将化学能转变为电能，中间未经燃烧过程(亦即燃料电池不是一种热机)，因此，不受卡诺循环的限制，可以获得更高的转化效率。燃料电池的其他优点是：低的环境污染和噪音污染，安全可靠性高；操作简单，灵活性大，建设周期短等。
17．请写出铅酸蓄电池的电极反应和成流反应，并叙述影响其寿命和容量减小的原因及铅酸蓄电池的改进方法。 解：电池表示式为 （-）Pb,PbSO4|H2SO4|PbO2，Pb（+）