計算機、電子錶、隨身聽、收音機……，都是由小而有效的乾電池驅動，日常生活用的乾電池是100年前發明的，發明者是一個法國化學家George Leclanché。

化學原理啟迪281

乾電池 Dry Cell Batteries

1.          計算機、電子錶、隨身聽、收音機……，都是由小而有效的乾電池驅動，日常生活用的乾電池是100年前發明的，發明者是一個法國化學家George Leclanché。

2.          酸性乾電池the acid version dry cell battery的表面有1.鋅內層作為陽極。2.碳棒外層黏著潮濕的固體MnO2、固體NH4Cl，碳棒扮演陰極。

3.          電池的半反應如下：

陽極反應 Zn→Zn^2＋＋2e^－

陰極反應 2NH4^＋＋2MnO2＋2e^－→Mn2O3＋2NH3＋H2O

這個電池的電位差約為1.5伏特。

4.          鹼性乾電池the alkaline version dry cell battery，把酸性乾電池的固體NH4Cl更換成KOH或NaOH。鹼性乾電池的半反應如下

陽極反應 Zn＋2OH^－→ZnO＋H2O＋2e^－

陰極反應 2MnO2＋H2O＋2e^－→Mn2O3＋2OH^－

5.          鹼性乾電池的續航力比酸性乾電池久，主要是因為陽極鋅在鹼性環境下，被腐蝕的速度比較慢。

6.          其他種類的乾電池還有「銀電池silver cell」，這是鹼性電池，陽極是鋅Zn，陰極用氧化汞Ag2O當氧化劑。計算機常用的汞電池，陽極是鋅Zn，陰極用HgO當氧化劑，電池也是鹼性。

7.          有一款十分重要的乾電池是鎳鎘電池nickel-cadmium battery，反應如下：

陽極反應： Cd＋2OH^－→Cd(OH)2＋2e^－

陰極反應：NiO2＋2H2O＋2e^－→Ni(OH)2＋2OH^－

就像鉛蓄電池，鎳鎘電池發電後的產物會黏在電極上，我們可用充電的方式解決這個問題，鎳鎘電池可重複充電許多次。

8.          新研發的超級電池，陽極使用特殊鐵化合物（Ⅵ），因為6價鐵iron（Ⅵ）是強氧化劑，它的化合物非常不穩定，如果能移除鈷和鎳這些雜質，這個問題就能解決，這些超級電池據說可提供比一般乾電池多50%的電力。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》 ；圖片來源：Wps.prenhall.com 

研究心得：

n   酸性乾電池

陽極反應 Zn→Zn^2＋＋2e^－

陰極反應 2NH4^＋＋2MnO2＋2e^－→Mn2O3＋2NH3＋H2O

Ø  酸性乾電池的陰極反應過程：

2NH4^＋→2NH3＋2H^＋

2MnO2→（2Mn^2＋＋O2^2－＋O^2－）＋O→Mn2O3＋O

2H^＋＋O＋2e^－→H2O

以上三個反應綜合起來，得到

2NH4^＋＋2MnO2＋2e^－→Mn2O3＋2NH3＋H2O

n   鹼性乾電池

陽極反應 Zn＋2OH^－→ZnO＋H2O＋2e^－

陰極反應 2MnO2＋H2O＋2e^－→Mn2O3＋2OH^－

酸性乾電池的陽極反應過程

Zn→Zn^2＋＋2e^－

2OH^－→OH^－＋O^2－＋H^＋→H2O

Zn²⁺＋O^2－→ZnO

綜合以上三個反應過程得到

Zn＋2OH^－→ZnO＋H2O＋2e^－

酸性乾電池的陰極反應過程

2MnO2→2Mn^2＋＋2O2^2－

2O2^－→（O2^2－＋O^－）＋O

2Mn²⁺＋（O2^－＋O^－）→Mn2O3

O＋H2O＋2e^－→（O＋H^＋＋2e^－）＋OH^－→2OH^－

綜合以上四個反應過程得到

2MnO2＋H2O＋2e^－→Mn2O3＋2OH^－