干电池的制作与测试

1、自制干电池(Dry Cell)碳锌电池，又称碳锌干电池、碳性电池、碳性电芯，外壳由 HYPERLINK /wiki/%E9%94%8C o 锌 锌构成。既可以作为电池的容器，又可以作为电池的负极。碳锌电池是从液体Leclanch电池发展而来。传统或一般型以 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%93%B5 o 氯化铵 氯化铵为电解质；“超级”或“高能”（英文标示：Super Heavy Duty）电池则通常是使用 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%94%8C o 氯化锌 氯化锌为电解质的碳锌电池，是一般使用的廉价电

2、池的一种改良版。电池的正极主要是由粉末状的 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%94%B0 o 二氧化锰 二氧化锰和 HYPERLINK /wiki/%E7%A2%B3 o 碳 碳构成。电解液是把 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%94%8C o 氯化锌 氯化锌、 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%93%B5 o 氯化铵 氯化铵、 HYPERLINK /w/index.php?title=%E7%A2%B3%E7%B2%89&action=edit&re

3、dlink=1 o 碳粉 碳粉和 HYPERLINK /wiki/%E6%BE%B1%E7%B2%89 o 淀粉 淀粉溶于水中所形成的糊状溶液。碳锌电池是最便宜的 HYPERLINK /wiki/%E5%8E%9F%E9%9B%BB%E6%B1%A0 o 原电池 原电池，因此成为很多厂商的首选，因为这些厂商所销售的设备中常常需要配送电池。锌碳电池可以用于 HYPERLINK /wiki/%E9%81%A5%E6%8E%A7%E5%99%A8 o 遥控器 遥控器、 HYPERLINK /wiki/%E9%97%AA%E5%85%89%E7%81%AF o 闪光灯 闪光灯、 HYPERLINK /

4、wiki/%E7%8E%A9%E5%85%B7 o 玩具 玩具或 HYPERLINK /wiki/%E6%99%B6%E4%BD%93%E7%AE%A1%E6%94%B6%E9%9F%B3%E6%9C%BA o 晶体管收音机 晶体管收音机等功率不大的设备。此电池正极的碳棒与二氧化锰中所混合的碳只负责引出电流，并不参与反应，正极实际参与还原反应并提供正电的是二氧化锰中的锰，因此，又称为锰锌电池、锌锰电池或锌二氧化锰电池，也有简称锰干电池的。我们在市面上很轻易的可以买到干电池（碳锌电池），不过由于电池被密封的关系，我们实际上无法观察到它的内部结构。既然如此，我们就自己做一个简单的干电池吧。一、 实

5、验目的1. 了解市面上干电池的原理。2. 进行简易电池的制作。二、 实验原理干电池(Dry cell)是在日常生活之中极为普遍使用轻便直流电源，可以使用于很多电器用品上如遥控器，计算机、照相机等，其中最常见的干电池为碳锌电池(Zinc-carbon dry cell or battery)。 以下为碳锌电池的基本組成：负极（阳极）：锌片。正极（阴极）：碳棒。电解液：以氯化铵或氯化锌等盐类水溶液作为电解液。并以二氧化锰与淀粉及电解质混合的混合剂作为正极的作用物质。电池符号可表示为： （） ZnZnCl2、NH4Cl（糊状）MnO2C（石墨） （） 负极：ZnZn22e 正极：2MnO22NH42

6、eMn2O32NH3H2O。图一、干电池的組成（1：金属帽（+），2：石墨棒（正极），3：锌外壳（负极），4：二氧化錳，5：潮湿的氯化铵糊状液体（电解质），6：金属末端（-）图一，干电池的组成干电池放点水，锌被氧化而释放出电子，经由碳棒的传递，导致电解质NH4+ 离子还原，产生NH3与 H2。半反应式如下： 阳极（负极）：Zn Zn2+ + 2e 阴极（正极）：2NH4+ + 2e 2NH3 + H2 释放出氢再被二氧化锰所氧化： 2MnO2 + H2 Mn2O3 + H2O 而氨被 Zn2+ 与 Cl 吸收，形成稳定的锌氨络离子化合物： Zn2+ + 2NH3 + 2Cl Zn(NH3)2C

7、l2 故电池的全反应为： Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 Zn(NH3)2Cl2 + Mn2O3 + H2O三、 实验仪器及药品四、 实验步骤1. 将锌片裁成适当大小，在锌片的一端剪开一长为片宽的2/3的细条，将其向上折。将锌片弯成圆筒状，大小刚好能放入底片盒內。2. 將将二氧化锰粉末及活性碳粉依1：1.52的比例充分混合后，加入20%氯化锌水溶液，呈现稍微湿润的粉末混合物即可。3.滤纸裁成长条状，宽度比锌片的宽度多約三分之一，卷成筒状，其半径需比锌片小。将步骤一的锌片筒套在滤纸筒外，因为滤纸宽度比锌片大，多出的部份向外反折将锌片筒包住，再把包好滤纸的鋅筒放入底片盒中。4. 將碳棒垂直

8、放入盒的中央，在其周围填入混合物，一定要装满压实，可用铅笔头将混合物往下压。5. 用滴管加20%的氯化铵水溶液全面湿润混合物（滴的量要控制在不令混合物成为黏稠状），将高出于锌筒的滤纸折入桶內压实。自制碳锌电池便完成。实验记录：1. 外围的锌壳2. 配置电解质3.锌片用滤纸隔绝电解质4. 用小灯泡或万用表测试自制的电池五、注意事项1.干电池放电一段时间后，或电流过大时，阴极所生的H2无法迅速被移去，就会使电池的电压下降。但在休息一段时间后，又会恢复其电压，这是因为H2逐渐被MnO2自电极表面清除的缘故。2.长期未使用的干电池品质也会变差，因为 Zn与 NH4+ 离子间也会慢慢反应。3.购买干电池

9、是，应辨识电池的规格，编号愈小，电池愈大。4.安装时须注意正、负极方向，不可弄错。5.长时间不使用时，应将干电池取出，放在干燥的地方。6.碳锌电池不可充电，因为充电过程中会产生气体，有爆裂的危险。六、思考题制作干电池使用的二氧化锰具有什么危害？（） A.刺激性B.有毒C.腐蚀性七、参考资料：1. 贾铮、戴长松、陈玲 主编电化学测量方法 2. 左卷健男編著，萧衍繁、黄瑞金 译，爱上化学实验课（下），第20页至第21页，世茂出版社3.白福秦、何彩霞 主编实验教师培训教程 附录资料：不需要的可以自行删除火电厂工艺流程火力发电厂。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂1、火电厂的分类（1）按燃

10、料分类：燃煤发电厂，即以煤作为燃料的发电厂；邹县、石横青岛等电厂燃油发电厂，即以石油（实际是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）为燃料的发电厂；辛电电厂燃气发电厂，即以天然气、煤气等可燃气体为燃料的发电厂；余热发电厂，即用工业企业的各种余热进行发电的发电厂。此外还有利用垃圾及工业废料作燃料的发电厂。（2）按原动机分类：凝汽式汽轮机发电厂、燃汽轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃汽轮机发电厂等。（3）按供出能源分类：凝汽式发电厂，即只向外供应电能的电厂；热电厂，即同时向外供应电能和热能的电厂。（ 4）按发电厂总装机容量的多少分类：容量发电厂，其装机总容量在100MW以下的发电厂；中容量发电厂，其装机总容

11、量在100250MW范围内的发电厂；大中容量发电厂，其装机总容量在250600MW范围内的发电厂；大容量发电厂，其装机总容量在6001000MW范围内的发电厂；特大容量发电厂，其装机容量在1000MW及以上的发电厂。（5）按蒸汽压力和温度分类：中低压发电厂，其蒸汽压力在3.92MPa（40kgfcm2）、温度为450的发电厂，单机功率小于25MW；地方热电厂。高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa（101kgfcm2）、温度为540的发电厂，单机功率小于100MW；超高压发电厂，其蒸汽压力一般为13.83MPa（141kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率小于200MW；亚临界

12、压力发电厂，其蒸汽压力一般为16.77MPa（171 kgfcm2）、温度为540540的发电厂，单机功率为30OMW直至1O00MW不等；超临界压力发电厂，其蒸汽压力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、温度为550550的发电厂，机组功率为600MW及以上，德国的施瓦茨电厂;超超临界压力发电厂, 其蒸汽压力不低于31 MPa、温度为593.水的临界压力：22.12兆帕；临界温度：374.15（6）按供电范围分类：区域性发电厂，在电网内运行，承担一定区域性供电的大中型发电厂；孤立发电厂，是不并入电网内，单独运行的发电厂；自备发电厂，由大型企业自己建造，主要供本单位用电的发电厂（一般

13、也与电网相连）。2、火力发电厂工艺流程。燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型 HYPERLINK /view/145622.htm t _blank 火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提

14、高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。火力发电厂在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热

15、蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入 HYPERLINK /view/33757.htm t _blank 汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动 HYPERLINK /view/3824255.htm t _blank 汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与 HYPERLINK /view/54769.htm t _blank 发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动 HYPERLINK /view/3824654.htm t _blank 发电机转子转动。在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直

16、流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为 HYPERLINK /view/48797.htm t _blank 电能。电能经变压器将 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 电压升压后，由输电线送至电用户。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在 HYPERLINK /view/1090375.htm t _blank 凝汽器内被循环水泵

17、送入凝汽器的冷却水冷却，重新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进行。高、低压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。大致工艺流程如下图：3、火力发电厂的三大系统。燃烧系统燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过 HYPERLINK /view/974489.htm t _blank 给煤机进入磨煤

18、机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过 HYPERLINK /view/1337753.htm t _blank 电除尘脱出粉尘再将烟气送至 HYPERLINK /view/566699.htm t _blank 脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体经过吸风机送到烟筒排入天空。燃烧系统还可细分为：风烟系统、制粉系统、灰渣系统。我公司运行参数主要显示在制粉系统中。汽水系统火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。水