1、第八章 可逆电池电动势及其应用8.0 引言 热力学第二定律告诉我们： 等温等压下体系吉布斯自由能的减少量不少于体系所作的非膨胀功。对于可逆反应： 若非膨胀功 W f 仅电功一种，即对于可逆电池反应：（ F： 法拉第常数） n 其中， n： 电池反应电子转移 mol 数；nF： 电池反应的电量（单位 C）；E： 可逆电池的电动势。n 其中： E为有电流时（不可逆）电池两端的电压。 对于某一电池反应，显然： n 对于不可逆电池：即电池的实际输出电压小于其可逆电动势。8.1 可逆电池概念及其研究意义一、电池：n 将化学能转变为电能（产生电流）的装置。二、特点：n 它在空间上把一个氧化 -还原体系的氧
2、化反应和还原反应隔离开，并分别在两个电极上完成。三、 “可逆 ”电池：n 须从热力学意义上的可逆概念来理解，有两层含义：1. 化学（物质）可逆性： 电极反应物质在充、放电过程可逆；2. 能量可逆性： 即热力学可逆过程，为反应速度趋于零时的准静态过程（这一点初学者易忽视）。四、可逆电池研究意义： n 起到连接电化学和热力学的桥梁作用；n 从测量可逆电池的电动势 E 解决热力学问题（得到用化学反应难测的热力学数据）n 揭示化学能转化为电能的转化极限，以改善电池的性能（只有在近乎可逆时的转化效率最高）。例：燃料（可燃性反应物）电池， 298K 时反应H2 (g) + O2 (g) = H2O (l)f 0 0 -285.84 kJ/molGf 0 0 -237.19 kJ/moln 电池反应可逆电功：（ W 0 ， 体系作功）n 化学燃烧反应热效应： n 可逆电池热效率： = 237.19 / 285.84 83%n 该可逆电池电动势 E = 1.23 V（ 可理论计算，后讲）；n 但实际工作状态 ( 有电流工作时 ) ：E = 0.7 0.9 Vn 所以燃料电池的热效率： 电 = 50% 60%n 而可逆热机（ 550C过热蒸气 ）：n 但实际热机（不可逆循环）的 远低于可逆热机： 30%
