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1.8 电极过程

电极过程分成两大类:一类是将电能转化成化学能;另一类是将化学能转化成电能。一个电极过程必然同时包含着阳极过程与阴极过程。在电极上反应物质失去电子被氧化的反应称为阳极反应,相应的过程为阳极过程;如果反应粒子在电极上得到电子被还原,则反应为阴极反应,相应的过程为阴极过程。电极过程动力学中存在正极、负极和阴极、阳极的定义,其中正负极概念是按照电流方向定义的,电流永远从正极流向负极,而阴阳极概念是按照反应中得失电子定义的,失去电子的反应为氧化反应,失去电子的反应发生的位置(电极)就是阳极;得到电子的反应为还原反应,发生的位置(电极)就是阴极。

电极上发生自发的化学反应,其中正极发生某物质被还原的反应,负极发生物质被氧化的反应,同时向外电路输出电流,这就是原电池。原电池是将化学能转换成电能的装置,在原电池工作时,阳极的活性物质失去电子,失去的电子经过外电路流向阴极,因此,原电池的阴极就是正极,阳极就是负极(电流方向与电子流动方向相反);电解池是将电能转化成化学能的装置,阳极上反应物质失去电子,电流经外电路流向阴极,此时阳极就是正极,阴极为负极。对于二次电池,充电时阳极反应发生在正极,放电时阳极反应发生在负极,表1-2做了总结。

表1-2 阴阳极与正负极

电解是指通过电流使某种物质发生分解的反应,是将电能转化成化学能的过程,相应的装置称为电解池。如果电动势是 E 0 ,电解时施加的电压要高于电动势,而原电池工作时提供的输出电压低于电动势。电解池和原电池工作时的电压变化如图1-11所示。

图1-11 电解与放电时电压变化

二次电池的充电过程与电解过程类似,放电过程与原电池类似。以后会发现,电池的电压是由正极电压、负极电压以及正负极之间的接触电势差决定的,其中正极和负极电压起着主要因素。图1-12所示为二次电池正极、负极以及电池在充电和放电时的电位(电压)变化。

图1-12 二次电池充放电时两极电压以及电池电压的变化 32VUPXW8wtavlI/s2SsE4N12MjusBgjazhjQGb6mj1EK+RkXLD7OZg5HjnUxtJKh

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