以氢氧燃料电池为例,原电池将氧化还原反应的化学能直接转化为电能。点击模型部件或使用「下一步」逐步探究。
容纳反应发生的导电场所,如 Pt 电极、石墨
参与氧化还原反应的物质:H₂(还原剂)、O₂(氧化剂)
导线构成外电路,电子从负极定向移动到正极
电解质溶液构成内电路,离子定向迁移传导电荷
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电极材料是容纳电极反应发生的场所,为反应物提供得失电子的界面。
使用两个铂(Pt)电极。铂具有优良的导电性和化学稳定性,能吸附气体分子并催化电极反应。
电极材料的基本要求是能够导电。石墨虽非金属,也可作电极材料。
氢氧燃料电池中,Pt电极本身不参加化学反应,仅提供反应场所。
电极反应物是参与氧化还原反应的物质——还原剂(失电子)和氧化剂(得电子)。
H₂ 作为还原剂,在负极失去电子:
O₂ 作为氧化剂,在正极得到电子:
与燃烧相同的反应,但不需要点燃。
电子导体即导线,构成外电路,使电子从负极定向移动到正极。
负极 H₂ 失去电子后,电子沿导线经过用电器流向正极。电子的定向移动产生电流。
燃烧时 H₂ 与 O₂ 直接接触——无定向移动,不产生电流。原电池将氧化还原反应分区进行,迫使电子通过外电路定向流动。
电路必须闭合,否则原电池无法工作。
离子导体即电解质溶液,构成内电路,通过离子定向迁移传导电荷。
使用稀硫酸。H⁺ 向正极迁移,SO₄²⁻ 向负极迁移。
纯水几乎不含自由离子,无法导电,相当于断路。
NaOH 溶液可以(能导电),无水乙醇不可以(非电解质)。