了解如何使用橙色电池教程对电化学进行建模GydF4y2Ba

您的化学老师是否使用橙色或柠檬来演示当天电池的概念？您可能还记得她如何通过将几个金属指甲粘在柑橘类水果中，从而使她神奇地产生了电力。如果我们现在使用仿真工具来说明如何GydF4y2Ba橙色电池GydF4y2Ba作品，然后使用GydF4y2Ba那GydF4y2Ba作为电化学建模的介绍？GydF4y2Ba

由橙色制成的电池的几何形状。GydF4y2Ba

橙色电池如何工作GydF4y2Ba

显然，使橙色电池能够发电不是魔术 - 它是电化学。柑橘果，橙子含有柠檬酸，与其他离子一起用作电解质。柠檬酸的电化学与两个金属指甲反应，它们需要具有不同的金属才能释放和获得电子。需要通过允许两个指甲通过金属导体进行电连接来完成电路，例如小灯泡（学校实验室中的WOW因子的一部分）。在此过程中，我们的指甲充当电极，并且电池电池（在这种情况下为橙色）具有鼓励电子传输的电势。由于我们利用化学反应将化学能变成电能，因此我们也可以将橙色电池称为GydF4y2Ba伏电池GydF4y2Ba就像其他电池中存储在其所含化学物质中的任何其他电池一样。GydF4y2Ba

加尔瓦尼和青蛙产生了第一个电池GydF4y2Ba

有趣的事实：意大利物理学家路易吉·加尔瓦尼（Luigi Galvani）发现了“动物电” - 当他用青蛙的腿连接了两种不同的金属时，它开始抽搐，这实际上是由离子运动引起的。这是另一个意大利物理学家的感兴趣，GydF4y2Ba亚历山德罗·沃尔塔（Alessandro Volta）GydF4y2Ba，进行了自己的实验，并得出结论，青蛙的腿同时是指挥和电力探测器。在这项研究的基础上，他最终提出了我们所谓的电化学系列法律，后来在1800年代，第一个电池。GydF4y2Ba

建模电化学，橙色电池示例GydF4y2Ba

如果您是对电化学应用程序建模的新手，则可能需要从我们的GydF4y2Ba橙色电池型号教程GydF4y2Ba。如果我们遵循PDF中的分步说明，我们可以在橙色电池中对电流和溶解的金属离子浓度进行建模。GydF4y2Ba

我们的指甲之一由锌和另一个铜制成。锌指甲在电极反应中失去了电子：GydF4y2Ba

Zn（GydF4y2BasGydF4y2Ba）→ZnGydF4y2Ba^2+GydF4y2Ba2eGydF4y2Ba^-GydF4y2BaeGydF4y2Ba_0GydF4y2Ba= –0.82GydF4y2BavGydF4y2Ba

因此，锌离子然后将电解质加入电池中。同时，铜指甲充当电催化剂，以鼓励从柠檬酸中的氢离子产生以下氢进化反应：GydF4y2Ba

2HGydF4y2Ba^+GydF4y2Ba+ 2eGydF4y2Ba^-GydF4y2Ba→H。GydF4y2Ba_2GydF4y2Ba（（GydF4y2BaGGydF4y2Ba）eGydF4y2Ba_0GydF4y2Ba= 0GydF4y2BavGydF4y2Ba

这GydF4y2Ba次级电流分布GydF4y2Ba界面用于设置橙色和电极中电流的模型。次级电流分布假设电力仅通过电解质移动GydF4y2Ba离子迁移GydF4y2Ba，而电极的反应是反应物种的电势和局部浓度的函数。因此，将欧姆定律与充电平衡一起应用，以求解指甲和橙色的电解质中的电流，这些电流也与描述电化学反应的巴特勒 - 沃尔默表达相关。在此示例中，我们的一个指甲设置为0.5 V的单元电势，而另一个指甲被接地，并计算了电流分布。GydF4y2Ba

设置并解决模型后，我们可以评估橙色电池的​​性能。GydF4y2Ba

电解质的潜在领域。GydF4y2Ba	指甲的电流。GydF4y2Ba

正如我们在左上图中看到的那样，当电流从锌电极（左指甲）流到铜电极（右指甲）时，电势会降低。电池电压损耗主要是由于电解质中的欧姆损失。如果我们想要一个表现更好的电池，我们可以将橙色以更高的电导率（即更多的酸含量）（例如柠檬）换成水果。另外，我们可以将指甲放在一起。在右上方的模型中，我们可以看到电流沿Z轴增加。发生这种情况是因为电极的尖端可以进入更大体积的橙色，因此可以更轻松地获取和损失电子。GydF4y2Ba

我们还可以在电池运行一段时间后研究离子浓度水平，并可以看到细胞电流随时间变化的变化。随着锌离子的积累，它们会阻碍阳极的反应能力，因此电池电流降低，直到达到恒定电流密度为止。GydF4y2Ba

0.2 mol/m的等曲面GydF4y2Ba3GydF4y2Ba电池运行5分钟后，锌离子的浓度水平。GydF4y2Ba	单元电流与时间。GydF4y2Ba