碳鋅電池結(jié)構(gòu)原理

碳鋅電池的容器是一個(gè)鋅罐。里面有一層由NH₄Cl和ZnCl₂所構(gòu)成的糊狀液體，這個(gè)糊狀液體通過(guò)一個(gè)紙層與粉末狀的碳和二氧化錳隔開(kāi)。這些粉末填充在一個(gè)碳棒的周圍。

在這個(gè)干電池里，最外層的鋅是電池的負(fù)極。在半反應(yīng)中，鋅被氧化，如下式所示：

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2 e^?

一個(gè)由粉末狀碳和二氧化錳所圍繞的石墨棒作為正極。其中，二氧化錳和碳粉混合是為了增加正極的導(dǎo)電性。陰極反應(yīng)如下圖所示：

2MnO₂(s) + 2 H⁺(aq) + 2 e^? → Mn₂O₃(s) + H₂O(l)

H⁺來(lái)自于NH₄⁺(aq):

NH₄⁺(aq) → H⁺(aq) + NH₃(aq)

產(chǎn)生的NH₃可以與Zn²⁺結(jié)合。

在整個(gè)半反應(yīng)中，錳的氧化態(tài)由+4被還原到了+3。

盡管很多副反應(yīng)也可能發(fā)生，但鋅碳電池的總反應(yīng)還是可以由下式表示：

Zn(s) + 2 MnO₂(s) + 2 NH₄⁺(aq) → Mn₂O₃(s) + Zn(NH₃)₂²⁺(aq)

碳鋅電池的電動(dòng)勢(shì)大約是1.5V。電動(dòng)勢(shì)的不確定是由于陰極反應(yīng)十分復(fù)雜，相比來(lái)說(shuō)，陽(yáng)極反應(yīng)（鋅端）則有一個(gè)已知的電勢(shì)。副反應(yīng)及活性反應(yīng)物的消耗直接導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增加，電池電動(dòng)勢(shì)降低。