干電池的制作與測試

1、自制干電池(Dry Cell)碳鋅電池，又稱碳鋅干電池、碳性電池、碳性電芯，外殼由 HYPERLINK /wiki/%E9%94%8C o 鋅 鋅構(gòu)成。既可以作為電池的容器，又可以作為電池的負極。碳鋅電池是從液體Leclanch電池發(fā)展而來。傳統(tǒng)或一般型以 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%93%B5 o 氯化銨 氯化銨為電解質(zhì)；“超級”或“高能”（英文標示：Super Heavy Duty）電池則通常是使用 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%94%8C o 氯化鋅 氯化鋅為電解質(zhì)的碳鋅電池，是一般使用的廉價電

2、池的一種改良版。電池的正極主要是由粉末狀的 HYPERLINK /wiki/%E4%BA%8C%E6%B0%A7%E5%8C%96%E9%94%B0 o 二氧化錳 二氧化錳和 HYPERLINK /wiki/%E7%A2%B3 o 碳 碳構(gòu)成。電解液是把 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%94%8C o 氯化鋅 氯化鋅、 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%AF%E5%8C%96%E9%93%B5 o 氯化銨 氯化銨、 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狀溶液。碳鋅電池是最便宜的 HYPERLINK /wiki/%E5%8E%9F%E9%9B%BB%E6%B1%A0 o 原電池 原電池，因此成為很多廠商的首選，因為這些廠商所銷售的設(shè)備中常常需要配送電池。鋅碳電池可以用于 HYPERLINK /wiki/%E9%81%A5%E6%8E%A7%E5%99%A8 o 遙控器 遙控器、 HYPERLINK /wiki/%E9%97%AA%E5%85%89%E7%81%AF o 閃光燈 閃光燈、 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 晶體管收音機 晶體管收音機等功率不大的設(shè)備。此電池正極的碳棒與二氧化錳中所混合的碳只負責引出電流，并不參與反應(yīng)，正極實際參與還原反應(yīng)并提供正電的是二氧化錳中的錳，因此，又稱為錳鋅電池、鋅錳電池或鋅二氧化錳電池，也有簡稱錳干電池的。我們在市面上很輕易的可以買到干電池（碳鋅電池），不過由于電池被密封的關(guān)系，我們實際上無法觀察到它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。既然如此，我們就自己做一個簡單的干電池吧。一、 實

5、驗?zāi)康?. 了解市面上干電池的原理。2. 進行簡易電池的制作。二、 實驗原理干電池(Dry cell)是在日常生活之中極為普遍使用輕便直流電源，可以使用于很多電器用品上如遙控器，計算機、照相機等，其中最常見的干電池為碳鋅電池(Zinc-carbon dry cell or battery)。 以下為碳鋅電池的基本組成：負極（陽極）：鋅片。正極（陰極）：碳棒。電解液：以氯化銨或氯化鋅等鹽類水溶液作為電解液。并以二氧化錳與淀粉及電解質(zhì)混合的混合劑作為正極的作用物質(zhì)。電池符號可表示為： （） ZnZnCl2、NH4Cl（糊狀）MnO2C（石墨） （） 負極：ZnZn22e 正極：2MnO22NH42

6、eMn2O32NH3H2O。圖一、干電池的組成（1：金屬帽（+），2：石墨棒（正極），3：鋅外殼（負極），4：二氧化錳，5：潮濕的氯化銨糊狀液體（電解質(zhì)），6：金屬末端（-）圖一，干電池的組成干電池放點水，鋅被氧化而釋放出電子，經(jīng)由碳棒的傳遞，導(dǎo)致電解質(zhì)NH4+ 離子還原，產(chǎn)生NH3與 H2。半反應(yīng)式如下： 陽極（負極）：Zn Zn2+ + 2e 陰極（正極）：2NH4+ + 2e 2NH3 + H2 釋放出氫再被二氧化錳所氧化： 2MnO2 + H2 Mn2O3 + H2O 而氨被 Zn2+ 與 Cl 吸收，形成穩(wěn)定的鋅氨絡(luò)離子化合物： Zn2+ + 2NH3 + 2Cl Zn(NH3)2C

7、l2 故電池的全反應(yīng)為： Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 Zn(NH3)2Cl2 + Mn2O3 + H2O三、 實驗儀器及藥品四、 實驗步驟1. 將鋅片裁成適當大小，在鋅片的一端剪開一長為片寬的2/3的細條，將其向上折。將鋅片彎成圓筒狀，大小剛好能放入底片盒內(nèi)。2. 將將二氧化錳粉末及活性碳粉依1：1.52的比例充分混合后，加入20%氯化鋅水溶液，呈現(xiàn)稍微濕潤的粉末混合物即可。3.濾紙裁成長條狀，寬度比鋅片的寬度多約三分之一，卷成筒狀，其半徑需比鋅片小。將步驟一的鋅片筒套在濾紙筒外，因為濾紙寬度比鋅片大，多出的部份向外反折將鋅片筒包住，再把包好濾紙的鋅筒放入底片盒中。4. 將碳棒垂直

8、放入盒的中央，在其周圍填入混合物，一定要裝滿壓實，可用鉛筆頭將混合物往下壓。5. 用滴管加20%的氯化銨水溶液全面濕潤混合物（滴的量要控制在不令混合物成為黏稠狀），將高出于鋅筒的濾紙折入桶內(nèi)壓實。自制碳鋅電池便完成。實驗記錄：1. 外圍的鋅殼2. 配置電解質(zhì)3.鋅片用濾紙隔絕電解質(zhì)4. 用小燈泡或萬用表測試自制的電池五、注意事項1.干電池放電一段時間后，或電流過大時，陰極所生的H2無法迅速被移去，就會使電池的電壓下降。但在休息一段時間后，又會恢復(fù)其電壓，這是因為H2逐漸被MnO2自電極表面清除的緣故。2.長期未使用的干電池品質(zhì)也會變差，因為 Zn與 NH4+ 離子間也會慢慢反應(yīng)。3.購買干電池

9、是，應(yīng)辨識電池的規(guī)格，編號愈小，電池愈大。4.安裝時須注意正、負極方向，不可弄錯。5.長時間不使用時，應(yīng)將干電池取出，放在干燥的地方。6.碳鋅電池不可充電，因為充電過程中會產(chǎn)生氣體，有爆裂的危險。六、思考題制作干電池使用的二氧化錳具有什么危害？（） A.刺激性B.有毒C.腐蝕性七、參考資料：1. 賈錚、戴長松、陳玲 主編電化學測量方法 2. 左卷健男編著，蕭衍繁、黃瑞金 譯，愛上化學實驗課（下），第20頁至第21頁，世茂出版社3.白福秦、何彩霞 主編實驗教師培訓(xùn)教程 附錄資料：不需要的可以自行刪除火電廠工藝流程火力發(fā)電廠。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠1、火電廠的分類（1）按燃

10、料分類：燃煤發(fā)電廠，即以煤作為燃料的發(fā)電廠；鄒縣、石橫青島等電廠燃油發(fā)電廠，即以石油（實際是提取汽油、煤油、柴油后的渣油）為燃料的發(fā)電廠；辛電電廠燃氣發(fā)電廠，即以天然氣、煤氣等可燃氣體為燃料的發(fā)電廠；余熱發(fā)電廠，即用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進行發(fā)電的發(fā)電廠。此外還有利用垃圾及工業(yè)廢料作燃料的發(fā)電廠。（2）按原動機分類：凝汽式汽輪機發(fā)電廠、燃汽輪機發(fā)電廠、內(nèi)燃機發(fā)電廠和蒸汽-燃汽輪機發(fā)電廠等。（3）按供出能源分類：凝汽式發(fā)電廠，即只向外供應(yīng)電能的電廠；熱電廠，即同時向外供應(yīng)電能和熱能的電廠。（ 4）按發(fā)電廠總裝機容量的多少分類：容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?00MW以下的發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)?/p>

11、量在100250MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?50600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠，其裝機總?cè)萘吭?001000MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；特大容量發(fā)電廠，其裝機容量在1000MW及以上的發(fā)電廠。（5）按蒸汽壓力和溫度分類：中低壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力在3.92MPa（40kgfcm2）、溫度為450的發(fā)電廠，單機功率小于25MW；地方熱電廠。高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為9.9MPa（101kgfcm2）、溫度為540的發(fā)電廠，單機功率小于100MW；超高壓發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為13.83MPa（141kgfcm2）、溫度為540540的發(fā)電廠，單機功率小于200MW；亞臨界

12、壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力一般為16.77MPa（171 kgfcm2）、溫度為540540的發(fā)電廠，單機功率為30OMW直至1O00MW不等；超臨界壓力發(fā)電廠，其蒸汽壓力大于22.llMPa（225.6kgfcm2）、溫度為550550的發(fā)電廠，機組功率為600MW及以上，德國的施瓦茨電廠;超超臨界壓力發(fā)電廠, 其蒸汽壓力不低于31 MPa、溫度為593.水的臨界壓力：22.12兆帕；臨界溫度：374.15（6）按供電范圍分類：區(qū)域性發(fā)電廠，在電網(wǎng)內(nèi)運行，承擔一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；孤立發(fā)電廠，是不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨運行的發(fā)電廠；自備發(fā)電廠，由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠（一般

13、也與電網(wǎng)相連）。2、火力發(fā)電廠工藝流程。燃煤，用輸煤皮帶從煤場運至煤斗中。大型 HYPERLINK /view/145622.htm t _blank 火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤機內(nèi)磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經(jīng)排粉風機送入鍋爐的爐膛內(nèi)燃燒。煤粉燃燒后形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最后進入除塵器，將燃燒后的煤灰分離出來。潔凈的煙氣在引風機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風機送入裝設(shè)在尾部煙道上的空氣預(yù)熱器內(nèi)，利用熱煙氣加熱空氣。這樣，一方面使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的著火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提

14、高熱能的利用率。從空氣預(yù)熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機干燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣斗內(nèi)，與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房內(nèi)，再由灰漿泵送至灰場?；鹆Πl(fā)電廠在除氧器水箱內(nèi)的水經(jīng)過給水泵升壓后通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器內(nèi)，水受到熱煙氣的加熱，然后進入鍋爐頂部的汽包內(nèi)。在鍋爐爐膛四周密布著水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯(lián)箱與汽包連通，汽包內(nèi)的水經(jīng)由水冷壁不斷循環(huán)，吸收著煤受燃燒過程中放出的熱量。部分水在冷壁中被加熱沸騰后汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續(xù)吸熱，成為過熱蒸汽。過熱

15、蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經(jīng)管道引入 HYPERLINK /view/33757.htm t _blank 汽輪機后，便將熱勢能轉(zhuǎn)變成動能。高速流動的蒸汽推動 HYPERLINK /view/3824255.htm t _blank 汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，形成機械能。汽輪機的轉(zhuǎn)子與 HYPERLINK /view/54769.htm t _blank 發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過連軸器聯(lián)在一起。當汽輪機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時便帶動 HYPERLINK /view/3824654.htm t _blank 發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的另一端帶著一臺小直流發(fā)電機，叫勵磁機。勵磁機發(fā)出的直

16、流電送至發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈中，使轉(zhuǎn)子成為電磁鐵，周圍產(chǎn)生磁場。當發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場也是旋轉(zhuǎn)的，發(fā)電機定子內(nèi)的導(dǎo)線就會切割磁力線感應(yīng)產(chǎn)生 HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 電流。這樣，發(fā)電機便把汽輪機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)?HYPERLINK /view/48797.htm t _blank 電能。電能經(jīng)變壓器將 HYPERLINK /view/10954.htm t _blank 電壓升壓后，由輸電線送至電用戶。釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在 HYPERLINK /view/1090375.htm t _blank 凝汽器內(nèi)被循環(huán)水泵

17、送入凝汽器的冷卻水冷卻，重新凝結(jié)成水，此水成為凝結(jié)水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器內(nèi)，完成一個循環(huán)。在循環(huán)過程中難免有汽水的泄露，即汽水損失，因此要適量地向循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)補給一些水，以保證循環(huán)的正常進行。高、低壓加熱器是為提高循環(huán)的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設(shè)備及管道的腐蝕。大致工藝流程如下圖：3、火力發(fā)電廠的三大系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫硫等組成。是由皮帶輸送機從煤場,通過電磁鐵、碎煤機然后送到煤倉間的煤斗內(nèi),再經(jīng)過 HYPERLINK /view/974489.htm t _blank 給煤機進入磨煤

18、機進行磨粉，磨好的煤粉通過空氣預(yù)熱器來的熱風，將煤粉打至粗細分離器，粗細分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機），經(jīng)過排粉機送至粉倉，給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經(jīng)過 HYPERLINK /view/1337753.htm t _blank 電除塵脫出粉塵再將煙氣送至 HYPERLINK /view/566699.htm t _blank 脫硫裝置，通過石漿噴淋脫出硫的氣體經(jīng)過吸風機送到煙筒排入天空。燃燒系統(tǒng)還可細分為：風煙系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)。我公司運行參數(shù)主要顯示在制粉系統(tǒng)中。汽水系統(tǒng)火力發(fā)電廠的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、高低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成，他包括汽水循環(huán)、化學水處理和冷卻系統(tǒng)等。水