氧化还原--用身边最常见的材料制作二次电池
三硝基二甲苯2015/06/13化学 IP:山东
今天好不容易有空,脑子顿时小抽了一下,冒出了这个想法。
先科普一下电极电势:当金属在水溶液中时会发生水合作用,从而形成水合物。在这个过程中,金属会被氧化,失去电子。在酸中常以金属离子存在;在碱溶液中则会以氢氧化物的形式。但不管怎么说,脱离金属发生水和作用的金属原子都失去了电子;但其实电子并没有丢失,而是留存在金属固体中(即未水合的金属原子聚集成的晶体),使金属带负电,溶液(在酸中是这样,碱中则是氢氧化物沉淀或胶体)带正电,当反应不断进行,电荷不断累积,直到达到一个值使得金属再也不能接受更多电子,溶液相对不能容纳更多阳离子(或带正电的物质)时,反映从宏观上停止(微观上是金属水合-析出达到了平衡。即正逆反应平衡)这是金属与带正电部分所形成的电压即为该物质的氧化态-还原态的电极电势。。
其实说白了就是个电压。会随着温度和相应粒子浓度变化而变化。
因为酸碱水合不同,标准电极电势分酸表和碱表。
不多说了,这不是重点。。。
看看铅酸电池的工作原理。是让铅在0-2-4这三个化合价之间变化并且利用了铅6S的惰性电子对效应。发生的氧化还原反应。那么,我们能不能也使用类似的金属来做呢?答案是肯定的。但是純铅不好找。不过我知道焊锡里边有,大家应该很容易买吧。。。
我的思路是先制作电极,之后通过电解氧化阳极,还原阴极(PS:阴极为金属单质,所以在阴极实际还原的是水中的氢离子)这个反应消耗氢离子。所以要用一种提供氢离子的东西,并且在放电时,正四价的铅(锡)和铅(锡)与单质发生归中反应。放电。。这时电极表面的活性材料归中为2价,再充电,开启循环模式。。
空想是不会出结果的,所以试一下。
IMG_20150613_020431.jpg IMG_20150613_020539.jpg IMG_20150613_020624.jpg


看着三幅图,焊锡丝能明显被氧化,并且阴极并没有氢气析出,反倒是金属氧化物被还原成金属了。虽说阴极只是烙铁头吧。。

回到正题,验证过思路以后,我们就可以动手了。刚刚的电解液是碳酸氢钠溶液,至于为何不用氯化钠我只能说电解阳极出氯气,不好闻还干扰试验。。
首先制作电池正极(我有时候阳极正极可能会混用,因为二次电池中有电解池的组份)莫吐槽
IMG_20150613_011214.jpg
大体上截取30厘米的焊锡丝像这样盘起来
IMG_20150613_011409.jpg IMG_20150613_011429.jpg
在用一点点,别太多卫生纸包起来其实正极就做好了,然后在外面缠上大约相同长度的焊锡丝,并且和正极一样留一根接线柱,建议略长以用来区分正负极 IMG_20150613_011732.jpg
接下来就是找个器皿,放进去,加电解液进行试验啦
这是没有进行充电(第一次充电是极化,谁正谁负没意思,但第二次必须俺第一次充电的电极冲。。我个人建议吧被卫生纸包裹的电极作为正极,因为正极上会有容易脱落的黑色的物质。其实就是二氧化铅一类的高价金属氧化物。脱落的话一不美观,二影响效率so你懂得)
IMG_20150613_012000.jpg
下一步就是极化,正确的操作是用电阻控制电流,因为这样做的电池内阻很小,直接冲可能有危险。PS:我是没条件,不然我为啥很么大半夜发帖子
IMG_20150613_012347.jpg
6V的铅酸电池(新充满的)连上之后的电压。。内阻不是一般小。。。所以坚持了大约2秒,拍完照就算了。。
IMG_20150613_012341.jpg
在断开自制电池的一瞬间,铅酸电池电压恢复正常。。。。。。。。。。刚刚电流要多大啊。。
IMG_20150613_012328.jpg

之后大致上就在这个电压了。用指针式安培表说明了短路电流大于150毫安
短路后电压迅速下降。说明活性物质已经消耗得差不多了。。。因为溶剂是弱碱性的溶液,所以查了电极电势碱表后得到了如下数据:
二氧化铅到铅离子是1.693V;铅到铅离子0.126V理论标准电极电势应该是1.819V。可能是因为种种原因偏差了。毕竟这也不是真正的强碱环境,温度也不是标准温度。。。大家可以自己找找与锡的电极电势,看看是不是符合。再说下,电势差大的先反应。铅因为6S惰性电子对效应导致四价时氧化性极强所以应该二氧化铅-铅的电极电势大,先反应。。。只是应该。。。
下次买个LED看看能不能串联几个电池带起来。 IMG_20150613_020539.jpg
IMG_20150613_020624.jpg
IMG_20150613_020431.jpg
IMG_20150613_011018.jpg
IMG_20150613_011101.jpg
IMG_20150613_011240.jpg
IMG_20150613_020521.jpg
IMG_20150613_020530.jpg
IMG_20150613_011107.jpg
IMG_20150613_011112.jpg
IMG_20150613_011244.jpg
IMG_20150613_011400.jpg
IMG_20150613_020431.jpg

[修改于 9年6个月前 - 2015/06/23 21:20:41]

来自:数理化 / 化学
14
 
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
三硝基二甲苯 作者
9年7个月前 IP:山东
773062
明天就开学了。没办法看你们吐槽了。只能再等到端午节了
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
三硝基二甲苯作者
9年6个月前 IP:山东
774308
怎么总感觉大家好像歪楼了。。。。好吧。。我只是想借这东西科普一下电化学基础。。。结果成了银锌电池。。话说科普是不是应该发到茶话版
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
所属分类
上级专业
同级专业
三硝基二甲苯
进士 学者 机友 笔友
文章
71
回复
366
学术分
1
2011/01/03注册,1年3个月前活动
暂无简介
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:未同步
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}