化学电池的反应直接可以发电吗？

电化学反应发电装置属于在反应中把物质的化学能直接转化为电能的装置。
 

    从热力学的意义上看，假设△H为焙的变化，△G为吉布斯自由能量变化，△S为嫡的变化，T为绝对温度，则下式成立:

      △H = △G+ T△S(3.1)

    从式((3.3)可以看到，△H是化学能的变化，其中△G是可以转换为电能的部分，T△S是损失的部分。由于化学便览[[2]中给出了这些量△H, △G, △S的反应物质、生成物质，因此就可以计算电位及理论效率(在后面的燃料电池中将进一步讲解)。

即，在卡诺循环式中，若T1不取大值，则效率低(实际效率为数%或大容量机的约40%，因此爪必须大于1500K).在电学反应中相反，若温度高，效率则下降，即便容量小，没有达到全功率，实际效率为40%-60%，所以利用化学反应提高直接发电效率是其特征。

    3.一次电池
 

    如图3.25所示，一次电池有镍锰干电池、碱性镍锰.干电池(简单的碱性电池)、氧化银电池、锉电池等。它们的性能列于表3.4中。至于外形尺寸，镍锰干电池和碱性电池从单一型到单四型不等。2004年，二氧化镍锰和9基氢氧化镍正极的浮氧干电池问世，而纽扣电池是氧化银电池或锉电池等。这些电池的形状大小由它们的规格决定。还有像照相机用的积层铿电池或助听器用的空气锌电池等特殊电池。尽管它们的容量很小，但是适合传感器或小型机器人驱动。经过长期对增加容量和减少泄漏的研究，今天的电池已经变得越来越方便使用了。

4.二次电池
 

    在二次电池中，铅蓄电池的历史悠久(1860年问世)，时至今日甚至仍然在使用。此外还有镍锅蓄电池(镍锅电池)、镍锌蓄电池等，最近出现的二次电池新产品有镍氢蓄电池、铿离子电池等。本节也将涉及一些正在开发中的二次电池。各种电池的能量密度如图3.26所示[5]，它们的特点列于表3.5中[6]。电池的容量有多种选择，因此作为机器人电源的用途很广泛。

    铅蓄电池从1860年起就已经被实用化了。它的能量密度比其他的二次电池小，但是目前这一不足正在被改善。它的优点是廉价、通用性强，故有广泛的应用。它的公称电压为2V。它的缺点是如果过度放电，电极表面就会堆积PbSO4，导致电阻上升最后失效。

    1902年问世的镍锅蓄电池是使用碱性电解液的杨格纳蓄电池的一种。杨格纳当时曾经与爱迪生的发明进行竞争，结果以爱迪生的铁镍蓄电池胜出。不过，铁镍蓄电池真正的实用化是1960年以后的事情，它的公称电压为1.2V。

    镍氢电池的特点是负极采用氢气吸留合金(M),氢气吸留合金来自于多孔体，其中可以储藏氢气，同时由于是多孔体，表面被活性化，促进了负极的氢氧反应。氢气吸留合金被发现后于20世纪90年代用于二次电池的实用化。有各种各样的氢气吸留合金M,广为人知的是MmNi5(Mm表示饰合金，是La, Ce等稀土类元素的集合体)。
 

    至于正极，一般采用活性物质，与镍福二次电池相同，都是经基氧氢酸化镍，在正极实现还原反应。如果反过来充电，那么可以观察到它的逆反应。仔细观察下面的反应方程式会发现，在各极都要进行2-3阶段的反应。电解液是KOH水溶液，公称电压是1.2V。观察反应能够发现负极的氢气吸留合金就是氢的“宿主”。由于全部反应均仅仅与氢反应有关，故电解液的浓度并不发生变化。