西门子S7-300工业以太网数据总线接头

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为了简化，只讨论一种离子的浓度变化对电极极化均匀性的影响，即对多孔电极内电流分布的影响。还是以碱性介质中的锌电极为例以气体为活性物质的电极与以固体或液体为活性物质的电极不同，它在反应时是在气、液、固三相的界面处发生，如果缺任何一相都不能实现电化学过程。气体反应的消耗以及产物的疏散都需要扩散来实现，扩散是气体电极的重要问题。

对于燃料电池中的氧电极和氢电极，金属-空气电池中的空气电极，它们的活性物质都是气体，而气体在水溶液中的溶解度在常温常压下是很小的。比如，对于完全浸没在电解液中

⑤隔离物的损坏；化学电源大多采用粉末多孔电极。采用多孔电极的结构是化学电源发展过程中的一个重要革新，为研制高比能量和高比功率的电池提供了可行性和现实性。

多孔电极是将高比表面积的粉状活性物质与具有导电性的惰性固体微粒混合，通过压制、烧结、涂膏、粘接等方法制成。多孔电极具有较大的孔率，可以大大提高电极的真实表面积，减小工作时的真实电流密度，减小电化学极化；多孔电极可以改善扩散传质情况，减小浓差极化；采用粉状活性物质可以方便地改变物料组成、形貌、尺寸等，也可以方便地改变电极结构和制造工艺；电极反应在微孔内表面进行，减小了物质脱落和枝晶形成。采用多孔电极使得电池性能获得显著的改善，特别是对于锌电极等具有钝化倾向的电极，使用多孔电极可以避免或推迟钝化，具有更重要的意义。

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按照电极反应的特点，多孔电极可分为两大类，即固-液两相多孔电极和固-液-气三相多孔电极。在两相多孔电极中，电极的内部孔隙中充满了电解液，电化学反应是在固-液两相的界面上进行的，例如像锌-银电池中的锌电极和银电极，铅酸蓄电池中的铅电极和二氧化铅电极等。而对于三相多孔电极，电极的孔隙中既有充满电解液的液孔，又有充满气体的气孔，在气-液界面上进行气体的溶解，而在固-液界面上进行电化学反应。例如金属-空气电池中的空气电极，燃料电池中的氢电极和氧电极都属于三相多孔电极。

在多孔电极中，电极反应是在三维空间结构内进行的，与电极表面距离不同处的极化差别必然存在。存在着一系列的在平面电极上不存在的特殊问题，例如整个电极厚度内反应速率（电流密度）的分布、极化性质的改变等。就是说，在多孔电极内部存在着浓度梯度和由于欧姆内阻而引起的电势梯度，它们使多孔电极的内表面不能充分地被利用，使

⑥活性物质晶形在充放电过程中发生改变，使活性降低。

对于启动型铅酸蓄电池则采用过充电耐久能力和循环耐久能力的单元数来表示其寿命。某一规定值之前，电池所能耐受的循环次数称为蓄电池的循环寿命，或称使用周期。循环寿命越长，则电池性能越好。各种蓄电池的使用周期都有差异，镉镍蓄电池循环寿命长达上千次，而锌银蓄电池的使用寿命则较短，有的不到一百次。同一种电池，如果其结构不同，循环寿命也不同。电解液储存时称湿储存，湿储存时自放电较大，湿搁置寿命相对较短。例如，锌银电池的干搁置寿命可达5～8年，而湿搁置寿命通常只有几个月。

化学电源中，通常负极的自放电比正极严重，因为负极活性物质大多为活泼金属，在水溶液中它们的标准电极电势比氢电极还负，从热力学的观点来看就是不稳定的，特别是当有正电性的金属杂质存在时，这些杂质和负极活性物质形成腐蚀微电池，发生负极金属的溶解和氢气的析出。如果电解液中含有杂质，这些杂质又能够被负极金属置换出来沉积在负极表面上，氢气在这些杂质上的过电势又较低的话，会加速负极的腐蚀。在正极上，主要是可能会有各种副反应发生（如逆歧化反应、杂质的氧化、正极活性物质的溶解等），消耗了正极活性物质，而使电池的容量下降。

影响自放电的因素有储存温度、环境的相对湿度以及活性物质、电解液、隔板和外壳等带入的有害杂质。

防止电池自放电的措施，一般是采用纯度较高的原材料或将原材料预先处理，除去有害杂质，或者在负极材料中加入氢过电势较高的金属，如镉、汞、铅等。也有在电极或电解液中加入缓蚀剂，抑制氢的析出，减少自放电反应的发生。汞、镉对环境有较大的污染，目前电池中已加的汞、镉、铅已逐步被其他缓蚀剂所代替。

储存期除了要求自放电小，还不能出现漏液或爬液现象，对干电池还不能有气胀等现象。电池的两个电极自行发生了氧化还原反应的结果。电池干储存，也会由于密封不严，进入空气、水分等，使得电池发生自放电。制造工艺对电池的容量有很大影响。活性物质种类与组成、添加剂的应用都会影响利用率，生产过程中的工艺参数变化也会影响电池性能。

⑤当电池制造出来以后，放电制度不同也会影响活性物质利用率。状态有密切关系，活性高的利用率也高，放出容量也大。比能量减小。这些物质有过剩的活性物质、电解质溶液、电极的添加剂、电池的外壳、电极的板栅、骨架等。放电制度对电池输出功率有显著影响，当以高放电率放电时，电池的比功率增大。但由于极化增大，电池的电压降低很快，比能量降低；当电池以低放电率放电时，极化小，电压下降缓慢，电池的比功率降低，而比能量却增大。这种特性随电池系列的不同而

电池的比能量是电池性能的一个重要指标，是比较各种电池优劣的重要技术参数。

②电极和电池的结构对活性物质的利用率有明显的影响，也直接影响到电池的容量。电极的结构包括电极的成型方法，极板的孔径、孔率、厚度，极板的真实表面积等。电流强度对电池功率和电压的影响，随着放电电流强度的增大，电池的功率逐渐升高，达到大功率后，如再继续增大电流，因为消耗于电池内阻上的功率显著增加，电池电压迅速下降，电池的功率也随着下降。原则上，当外电路的负载电阻等于电池的内阻时，电池的输出功率大，这可以由下面的推导来证

在大多数电池中，电极是由粉状活性物质制成，电极中存在很多微孔，电解液在微孔中扩散和迁移都要受到阻力，容易产生浓差极化，影响活性物质的利用率。有时电池的反应产物在电极表面生成并覆盖电极表面的微孔，很难使内部的活性物质充分反应，影响到活性物质的利用率，从而影响到电池的容量。