锌空助听器电池

1 锌空气电池的结构和工作原理

锌空气电池主要由正电极、负电极以及电解液三部分组成。其中正极是空气电极（氧电极），负极是金属电极（锌电极），电解液则主要是氢氧化钠或氢氧化钾碱性溶液。比如碱性锌－空气电池的电池表达式为： Zn?KOH?O2(空气)（+）

正极（空气电极）反应： 1/2 O2 + H2O + 2e－ ? 2 OH－ 负极（锌电极）反应： Zn+ 4OH－ ? Zn(OH)42－ + 2e－

Zn(OH)42－ ? ZnO + H2O + 2OH－ Zn + 2OH－ ? ZnO + H2O + 2e－ 电池总反应： MZn + 1/2 O2 ? ZnO 1.1 正极（空气电极）

锌空气电池的正极是一种气体扩散电极，一种透气不透液、具有良好导电性和催化活性的薄膜。空气电极的制作方法主要有：冲压法、辊压法、丝网印刷法和喷射法等。

常见的空气电极薄膜一般由防水透气膜、集流网和催化膜三层压制而成。防水透气膜主要是按照一定比例把导电材料（碳黑或乙炔黑或它们的混合物）和造孔剂（硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵等）用分散剂乙醇混合均匀，再加入粘结剂（聚四氟乙烯）不断搅拌使之分散均匀，经凝聚后辊压而成；集流网可以是镍丝编织网、镍泊冲拉网、铜材编织

关于锌空电池的认识

1 开发锌空电池的意义

锌空气电池以锌为负极活性物质，空气中的氧气为正极活性物质。由于空气中的氧气随时可取，又不占用电池空间，因此在相同体积、相同重量下，

这种全新的锌空气电池可以储存更多的反应原料，与传统的电池相比，其比能量更高（理论比能量达

1350Wh/ kg )，成本更低。锌空电

池具有容量大、比能量高、成本低、放电性能稳定、安全、零污染、大功率及材料可再生等特点，已成为当今世界能源领域的开发热点，是一种具

有巨大市场前景的化学电源。它使用空气作为阴极活性物质极大地提高了电池的输出容量和放电性能，并继承了能源电池技术中最优秀的技术，使

现在己商品化的电池所存在的放电容量、充电效率、放电性能等均得以突破性进展，锌空气电池是一种前景极其广阔的新型能源，其性能及技术参

数已达世界先进水平，为新能源的开发利用做出了有益的探索。“锌一空电池”的普及推广和使用必将把世界能源行业推向新的革命。

2

锌空电池概述

()

,

成，电池放电反应为：

2.1 工作原理

锌空气电池以空气氧电极作正极锌电极作负极组

正

极：O2 + H2O +2e- 2OH-

化学电源可分为一次电池、二次电池（又称蓄电池）和燃料电池三种。顾名思义，一次电池就是使用一次后就被废弃的电池。例如锌锰干电池、锌银钮扣式电池、锂电池等。二次电池又称蓄电池，它是在充电后又能反复使用的电池，使用周期较长，故又称之为可充式电池。如铅酸蓄电池，镍镉电池、金属氢化物镍电池、锂离子电池等。严格来讲，燃料电池也属于一次电池，但一般的一次电池的正、负极活性物质是固体并放在电池内，用完后不能补充，因而容量较小，而燃料电池的活性物质是放在电池外储罐中的气体或液体，只要气体或液体的活性物质源源不断地输入燃料电池中，电池就连续发电。如碱性燃料电池（AFC），熔融碳酸盐电池（MCFC）、磷酸盐电池（PAC），固体氧化物电池（SOFC），固体聚合物电池（SPEFC）等。锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类：

中文名

锌锰干电池

外文名

dry Leclanché cell

性 质

一次电池

发明时间

19世纪60年代

发明人

Leclanche

类 别

酸性/碱性锌锰电池

目录

1分类

酸性

碱性

2电池的结构与性能

1分类编辑

酸性

酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极，并经汞齐化处理，使表面性质更为均匀，以减少锌的腐蚀，提高电池的储藏性能，正极材料是由二氧化

医疗器械监督管理条例已经1999年12月28目中务院第24次常务会议通过，现发布，自2000年4月1日起施行。

ISD:l国际标准化 GB：国家标准 YY：行业标准

医疗器械，是指单独或者组合使用于人体的仪器，设备、器具材料或者其他物品，包括所需的软件； 国家对医疗器械实行分类管理

第一类，通过常规管理中以保证其安全性，有效性的医疗器械 第二类，对其安全性，有效性应当加以控制的医疗器械

第三类，植入人体，用于支持，维持生命对人体具有潜在危险，对其安全性，有效性必须严格的医疗器械。 医疗\\械目录由国务院药品监督管理部门依据医疗器械分类规则，商国务院卫生行政部门制定，调整，公布。 第六条，生产和使用以提供具体量值为目的的医疗器械，应当符合计量法的规定上。具体产品目录由国务院药品监督管理部门会同国务院计量行政管理部门制定并公布

医疗器械的管理 第七条 第八条

国家鼓励研制医疗器械新产品（其是指国内市场尚未出现过的或者全全性，有效性及产品机理未得到国内认可的全新的品种。 国家对医疗器械实行产品生产注册制度

生产第一类医疗器械，由设区的市级人民政府药品监督管理部门审查批准。 生产第二类医疗器械，由省、自冶区、直辖市人民政府

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锌锰电池项目

可 行 性 研 究 报 告

编制单位：北京智博睿信息咨询有限公司

1 报告用途：发改委立项、政府申请资金、政府申请土地、银行贷款、境内外融资等

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本报告是针对行业投资可行性研究咨询服务的专项研究报告，此报告为个性化定制服务报告，我们将根据不同类型及不同行业的项目提出的具体要求，修订报告目录，并在此目录的基础上重新完善行业数据及分析内容，为企业项目立项、上马、融资提供全程指引服务。

可行性研究报告是在制定某一建设或科研项目之前，对该项目实施的可能性、有效性、技术方案及技术政策进行具体、深入、细致的技术论证和经济评价，以求确定一个在技术上合理、经济上合算的最优方案和最佳时机而写的书面报告。

可行性研究报告主要内容是要求以全面、系统的分析为主要方法，经济效益为核心， 围绕影响项目的各种因素，运用大量的数据资料论证拟建项目是否可行。

助听器各级电路分析

一、输入级共集电极放大电路

助听器的输入级电路采用了共集电极放大电路，如图3-2-20所示。

3R3300?51k?R1300?51k?VT13BX31R11IBVTICC110μF??μF1+usR2(Re)2k?A?UAGC（a）原理图 （b）直流通路

VT1?uiRe2k?R151k?? （c）交流通路 （d）微变等效电路

图3-2-20共集电极的第一级放大电路

为便于分析计算，拾音器BM已用信号源us代替。电阻R3串接在电源与电路之间，起限流作用。电路中A点的-UAGC取自助听器整体电路的输出级，经电阻R14反馈回输入级的基极，对电路进行反馈控制作用，维持电路的稳定，可认为是由受交流信号控制产生的受控直流电压源，若电路输出信号幅度发生增加或减小变化时，-UAGC将对基极电位有影响，计算静态工作点时可暂不考虑该电压的作用。

1. 静态工作点的计算

由图3-2-31（b）所示，忽略-UAGC影响，则

R3(1??)IBQ?RBIBQ?UBEQ?Re(1??)IBQ?VCC式中：设β=50，3BX31锗管的UBEQ默认0.3V。

+C2?UCEC3μF1

助听器各级电路分析

一、输入级共集电极放大电路

助听器的输入级电路采用了共集电极放大电路，如图3-2-20所示。

3R3300?51k?R1300?51k?VT13BX31R11IBVTICC110μF??μF1+usR2(Re)2k?A?UAGC（a）原理图 （b）直流通路

VT1?uiRe2k?R151k?? （c）交流通路 （d）微变等效电路

图3-2-20共集电极的第一级放大电路

为便于分析计算，拾音器BM已用信号源us代替。电阻R3串接在电源与电路之间，起限流作用。电路中A点的-UAGC取自助听器整体电路的输出级，经电阻R14反馈回输入级的基极，对电路进行反馈控制作用，维持电路的稳定，可认为是由受交流信号控制产生的受控直流电压源，若电路输出信号幅度发生增加或减小变化时，-UAGC将对基极电位有影响，计算静态工作点时可暂不考虑该电压的作用。

1. 静态工作点的计算

由图3-2-31（b）所示，忽略-UAGC影响，则

R3(1??)IBQ?RBIBQ?UBEQ?Re(1??)IBQ?VCC式中：设β=50，3BX31锗管的UBEQ默认0.3V。

+C2?UCEC3μF1

废电池回收

180 Chemical Engineering & Equipment

化学工程与装备

2010年第12期

2010年12月

汞，镍，镉等[1,2]。废电池无论暴露在大气中，还是深埋在地下，其重金属成分都会随渗液溢出，造成地下水和土壤的污染，日积月累会严重危害人类健康[2]。对废旧锌锰干电池进行回收利用，不仅可以保护环境，而且能够回收很多有用物质（如锌、铜、氯化铵、二氯二氨合锌(II)、二氧化锰等）；并进而制得软磁铁氧体[3,4]和半导体[5]等功能材料。

回收利用废旧锌锰干电池主要方法有干法、湿法和生物法[6]。干法的优点是回收产品纯度较高、除汞效果好，缺点是能耗大、设备费用大。湿法的优点是设备投资少、费用低，缺点是产品纯度低、工艺流程长，可能会产生二次污染[2]。生物法技术目前还不成熟，因此鲜有报道。实验室对废旧锌锰干电池回收利用的研究多采用湿法技术[1,3,7]。根据该实验研究所涉及的无机、有机及分析化学知识，结合自身的教学实践，笔者对“废旧锌锰干电池回收利用”的实验命题进行了创新性设计，主要体现在：

（1）创新性。已有文献[1,3,7]对NH4Cl的回收没有考虑电解质中锌的氯化物（ZnCl2和Zn(NH3)2Cl2）和其它金属

废电池回收

180 Chemical Engineering & Equipment

化学工程与装备

2010年第12期

2010年12月

汞，镍，镉等[1,2]。废电池无论暴露在大气中，还是深埋在地下，其重金属成分都会随渗液溢出，造成地下水和土壤的污染，日积月累会严重危害人类健康[2]。对废旧锌锰干电池进行回收利用，不仅可以保护环境，而且能够回收很多有用物质（如锌、铜、氯化铵、二氯二氨合锌(II)、二氧化锰等）；并进而制得软磁铁氧体[3,4]和半导体[5]等功能材料。

回收利用废旧锌锰干电池主要方法有干法、湿法和生物法[6]。干法的优点是回收产品纯度较高、除汞效果好，缺点是能耗大、设备费用大。湿法的优点是设备投资少、费用低，缺点是产品纯度低、工艺流程长，可能会产生二次污染[2]。生物法技术目前还不成熟，因此鲜有报道。实验室对废旧锌锰干电池回收利用的研究多采用湿法技术[1,3,7]。根据该实验研究所涉及的无机、有机及分析化学知识，结合自身的教学实践，笔者对“废旧锌锰干电池回收利用”的实验命题进行了创新性设计，主要体现在：

（1）创新性。已有文献[1,3,7]对NH4Cl的回收没有考虑电解质中锌的氯化物（ZnCl2和Zn(NH3)2Cl2）和其它金属

第三课时 铜锌原电池及其原理

一.教学目标

1.知识与技能

(1)理解原电池的概念、组成铜锌原电池的必要条件。 (2)理解铜锌原电池的工作原理。

2.过程与方法

通过课堂实验、现象分析、思考讨论等过程，归纳原电池的组成条件，理解原电池的工作原理。

3.情感态度与价值观

懂得化学与生产、生活实际的密切关系，感悟节能和充分利用能源的重要性。

二．教学重点和难点

原电池的原理

三.教学内容

【引入】

1、燃放烟花时，夜空中可以听见呼啸声和爆炸声、可以看见变幻的烟花，这是由于火药的燃烧反应产生的声能、动能、光能给我们带来的愉悦享受；

2、回忆一下镁带燃烧的实验情景，镁和氧气激烈反应生成白色粉状的氧化镁，并放出耀眼的白光。这个反应表明在化学变化中物质内部的化学能转换成了光能。 【过渡设问】化学能除了转变为热能和光能外，能不能直接转化为电能?

想一想哪一类化学反应有条件转化为电能?

【课堂实验】P88

【学生观察并记录实验现象】

【过渡设问】为什么铜丝上有气泡产生，而铁丝上反而没有气泡呢？ 【课堂实验】P89

【学生观察并记录实验现象