氢染料电池基本工作原理是怎样的?

蓄电池的工作原理

　　　　1．电动势的建立 　　蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液后产生的。其反应过程见图1-8所示 　　负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+ 　　　　　　Pb-2e→Pb2+ 　　电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负极具有负电位，为-0。 1V。 　　正极板：PbO2溶于电解液 　　　　　　PbO2+2H2O→Pb(OH)4 　　　　　　Pb(OH)4→Pb4+ + 4OH- 　　OH-留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极表面,使正极板有+2。 0V 　　在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为： 　　　　　　E=2。0－(－0。1)=2。1V 　　2．放电过程 　　将...全部

  　　　　1．电动势的建立 　　蓄电池的电动势是正、负极浸入电解液后产生的。其反应过程见图1-8所示 　　负极板：铅溶于电解液中，失电子生成Pb2+ 　　　　　　Pb-2e→Pb2+ 　　电子留在负极板上，和Pb2+吸引，使负极具有负电位，为-0。
  1V。 　　正极板：PbO2溶于电解液 　　　　　　PbO2+2H2O→Pb(OH)4 　　　　　　Pb(OH)4→Pb4+ + 4OH- 　　OH-留在电解液中，Pb4+ 沉附在正极表面,使正极板有+2。
  0V 　　在外电路未接通时，反应达到动态平衡时，静止电动势为： 　　　　　　E=2。0－(－0。1)=2。1V 　　2．放电过程 　　将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。
   　　化学反应过程将按图1-9所示　 　　正极板：Pb4++2e→Pb2+ Pb2++SO42-→PbSO4 　　负极板：Pb－2e→Pb2+ Pb2++SO42-→PbSO4 　　电解液：H++OH-→H2O 　　蓄电池放电特征 　　（1）活性物质PbO2和Pb均逐渐变为 PbSO4。
   　　（2）放电过程中，电解液密度下降，所以，可通过电解液密度判断放电程度 。 　　（3）蓄电池内阻逐渐增大。 　　3．充电过程 　　将电能转换成蓄电池化学能的过程称为充电过程，它是放电反应的逆过程。
   　　化学反应过程见图1-10所示： 　　　　PbSO4→Pb2++SO42- H20→2H++OH- 　　正极板：Pb2+－2e→Pb4+ Pb4++4OH- → Pb(OH)4 → PbO2+2H2O 　　负极板：Pb2+ +2e→Pb 　　电解液：2H++SO42-→ H2SO4 　　充电末期，PbSO4基本还原为PbO2和Pb，部分充电电流电解水，其反应方程式为： 　　　　　　H2SO4 → 2H++SO42- 　　负极： 4H++4e→2H2↑ 　　正极： 2H2SO4+2H2O－4e → 2H2SO4+O2↑ 　　总反应式：2H2O→2H2↑+O2↑ 二、工作特性 　　蓄电池的工作特性包括：静止电动势、内阻、充电特性和放电特性 　　1．静止电动势ES 　　蓄电池处于静止状态时，正负极板之间的电位差（即开路电压）称为静止电动势。
   　　在密度为1。05～1。30g/cm3范围内 　　ES=0。85+ρ25°C（V） 　　其中，ρ25°C（V）为25°C时电解液的相对密度ρ25°C=ρT+0。0007（T-25） 　　汽车用蓄电池的电解液密度一般在1。
  12-1。30g/cm3之间，因此ES=1。97～2。15（V） 　　2．内阻 　　电流流过蓄电池时所受到的阻力称为蓄电池的内阻。 　　蓄电池的内阻包括以下几部分： 　　（1）极板内阻 很小，随活性物质的变化而变化，充电时变小，放电时变大。
   　　（2）隔板内阻 与材料有关 　　（3）电解液内阻 温度升高，内阻下降；内阻与密度关系密度见图1-11。 　　（4）联条内阻 很小，为定值 　　3．放电特性 　　恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf 和电解液密度ρ25℃ 随时间ｔf而变化的规律。
   　　恒流放电特性曲线图1-12 。 　　ρ25℃按直线规律下降。恒流放电，电流值一定，化学反应速度一定，单位时间消耗的硫酸量一定。 　　Uf 变化规律：Uf =E－If Ri 　　（1）开始放电阶段 　　端电压由2。
  14V迅速下降至2。1V 　　极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下降，浓差极化增大，端电压迅速下降。 　　（2）相对稳定阶段 　　端电压由缓慢下降至1。85V 　　极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡，孔内外电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢下降。
   　　（3）迅速下降阶段 　　端电压由1。85V迅速下降至1。75V。 　　放电接近终了时，电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大，端电压迅速下降。 　　蓄电池放电终了的特征 　　（1）单个电压降到放电终止电压(单池终止电压和放电电流有关) 　　（2）电解液密度降到最小终止值 　　4．充电特性 　　在恒流充电过程中，蓄电池的端电压UC 和电解液密度ρ25℃ 随时间ｔC而变化的规律。
   　　恒流充电特性曲线见图1-13。 　　ρ25℃按直线规律上升。恒流放电，电流值一定，化学反应速度一定，单位时间生成的硫酸量一定。 　　UC 变化规律：UC = E + IC Ri 　　（1）充电开始阶段 　　端电压迅速上升。
   　　开始充电时，孔隙内迅速生成硫酸，浓差极化增大，端电压迅速上升。 　　（2）稳定上升阶段 　　端电压缓慢上升至2。4V左右。 　　孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散，当硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时，端电压随整个容器内电解液密度变化而缓慢上升。
   　　（3）充电末期 　　电压迅速上升到2。7V左右，且稳定不变，电解液呈沸腾状态。 　　活性物质还原反应结束后的充电称为过充电，充电电流用于电解水，应避免长时间过充电。 　　（4）充电停止后，端电压逐渐下降至静止电动势。
   　　蓄电池充电终了的特征 　　（1）端电压和电解液密度上升到最大值（2。7V），且在2h小时内不上升。 　　（2）电解液中剧烈冒汽泡，呈沸腾现象。(电解水) 方程式： 。收起