化学自习室移动版

1. 燃料电池内是否会出现高温？燃料电池的电极材料是什么？

燃料电池就是把燃料及助燃剂内的化学能转化为电能的装置，只要设计合理，它工作过程中应该不会产生高温。

须知，能量是守恒的。燃料燃烧释放的化学能 = 电能 + 热能，如果燃料电池工作中产生高温现象，那么它的发电量就只能降低，显然我们不希望这样，所以电池设计者都会想方设法使尽可能多的化学能转化为电能，减少能量损失。

当然，根据热力学第二定律，化学能转化为电能的过程中，必然会有部分能量转化为热能，这通过精准的计算和精巧的设计，可以降到最低。

目前实用性的燃料电池主要是氢氧电池。碳元素呈负价的烃类、醇类等为燃料的电池基本还没有进入实用阶段。

氢氧燃料电池中，关键的组件大概就是电极材料了。

虽然电极材料的详细组成大都属于商业机密，但有一些成分是公开的，这就是镍、钯、铂等VIII族（周期表第10列）金属材料。

长期的实验证明，镍、钯、铂等金属对于H₂、O₂具有很好的吸附能力，H₂、O₂分子在这些金属表面吸附后，H2、O2分子内原本很牢固的共价键会被适当削弱，变得活泼，易于发生电极反应。

2. 制作水果电池是否一定要用酸的水果？

尽管绝大多数水果都呈酸性，但理论上讲，制作水果电池未必一定要用酸性的水果。因为金属可以通过发生吸氧腐蚀的途径氧化，只要电极材料选择合理（比如Zn、Cu），一切含电解质的水果，都可以用来制造水果电池。

土豆、白菜等不带有明显酸味的蔬菜也可以替代水果制作电池。感兴趣的同学不妨一试。

3. 某品牌电池的 “聚能环”是利用了什么原理？

严格说，“聚能环”只是一个商业概念。

仔细研究可以发现，那只是一个小小的环状塑料片，它起的作用就是把电池的正极、负极隔离开来，防止自放电现象的发生。

如果非得要“讲点道理”出来，过去电池里承担此作用（隔开正负极）的一般是较厚的纸张（牛皮纸），纸具有一定的吸水性，若遇潮湿环境，正负极之间的绝缘性会略差一点。

更换为塑料片后，绝缘性有所增强可以更好地防止电池的自放电而已。

4. PbSO₄导电吗？铅蓄电池放电过程中PbSO₄的形成会不会对电池反应造成不好的影响？

PbSO₄不导电，这是为什么铅酸电池过度放电（产生较厚的PbSO₄层）时会充不进电的根本原因。所以使用铅酸电池必须注意这一点，不能让其一直放电到放不出电。

过去的汽车就常常因熄火后忘记关闭大灯，结果导致铅酸电池损坏。现在由于电脑技术引进汽车设计，一般情况下车子熄火后几分钟内自动断电，这种情况一般不会发生了。

对于铅酸电池而言，开始放电阶段也会产生薄层的PbSO₄，导致电极表面电阻有所变大，随着放电反应的进行，PbSO₄越来越厚，则电阻越来越大，放电电流逐渐减小。

由于铅版的总表面积较大，不至于一下子就绝缘断电。现在的新型电池都增加了自我保护设计，设置了最低电流保护系统，一旦放电电流小于规定值，系统会指示电池自动断电，以防充不进电的现象发生。

5.为什么一次性电池不允许充电？电池能不能充电取决于什么？

化学电池都是靠在两极发生氧化还原反应实现放电或者充电的，只要设计得当，一个氧化还原反应进入电池系统后，可以担当起“充电-放电”功能。

一个电池可以不可以充电，跟电池的设计、制造技术密切相关。

因为充电过程相对于放电而言一般反应较快，充电的本质是用外加直流电对电池装置进行电解。

一是有的电池电解时会产生气体，导致内部压力增大，会发生爆炸危险；二是所有充电过程理论上都伴随着热量的产生，也可能导致电池内部水分或其它液体的挥发膨胀，导致危险发生。

二次电池在设计和制造方面，就充分考虑了以上充电过程可能发生的现象，不易造成危险。

那么，为什么不把所有电池都设计为二次电池呢？

有些反应正向反应比较容易控制，逆向则未必容易控制。比如产生气体的反应，放电时若生成气体，要想设计为二次电池则必须储存这些气体，这需要很大的容器，导致电池的体积很大。

另外，有些反应设计为二次电池时，充放电的次数也许不会很多，从制造成本看就不值得。

6. 电池不是生物，还需要“休息”吗？为什么电池连续使用一段时间“没有电了”，关机让它“休息”一会儿就会“又有电”呢？

电池“没有电”了，一般并不是真正不放电了，只是由于短时间内连续使用，内阻增大、导致输出电压下降的表现。

电池内阻增大的原因是什么呢？有时是由于电极表面连续发生放电反应，电解质中的离子（或其它活性成分）来不及向电极表面扩散，导致一时间“断供”；有时则是因为连续放电产生气体，这些气体以极其细小气泡的形式附着在电极表面，使得电极极化，增大了内阻。

上述两种情况，显然可以通过断电“休息”解决——

电解质粒子扩散均匀需要时间，电极表面小气泡也可扩散开来（也有可能被氧化、还原吸收掉），这些作用的结果就是减小电池的内阻，于是电池输出电压稍微有所增大，“再次有电”了。

不过，经验告诉我们，一旦出现此类现象，电池就快要彻底没有电了，需要赶紧充电或者更换。