碳鋅電池結構原理

碳鋅電池結構原理

碳鋅電池的容器是一個鋅罐。里面有一層由NH4Cl和ZnCl2所構成的糊狀液體，這個糊狀液體通過一個紙層與粉末狀的碳和二氧化錳隔開。這些粉末填充在一個碳棒的周圍。

在這個干電池里，最外層的鋅是電池的負極。在半反應中，鋅被氧化，如下式所示：

Zn(s)→Zn2+(aq)+2e−

一個由粉末狀碳和二氧化錳所圍繞的石墨棒作為正極。其中，二氧化錳和碳粉混合是為了增加正極的導電性。陰極反應如下圖所示：

2MnO2(s)+2H+(aq)+2e−→Mn2O3(s)+H2O(l)

H+來自于NH4+(aq):

NH4+(aq)→H+(aq)+NH3(aq)

萌生的NH3可以與Zn2+結合。

在整個半反應中，錳的氧化態由+4被還原到了+3。

盡管很多副反應也可能發生，但鋅碳電池的總反應還是可以由下式表示：

Zn(s)+2MnO2(s)+2NH4+(aq)→Mn2O3(s)+Zn(NH3)22+(aq)

碳鋅電池的電動勢約莫是1.5V。電動勢的不確定是由于陰極反應十分復雜，相比來說，陽極反應（鋅端）則有一個已知的電勢。副反應及活性反應物的消耗筆直導致電池的內阻增加，電池電動勢降低。

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