什么是电化学电池？？

Answer 1

有关电极的概念
离子选择性电极(ISE)：对某种特定的离子,具有选择性响应.它能将溶液中特定的离子含量转换成相应的电位,从而实现化学量→电学量的转换,而对溶液中的离子浓度进行测量.
指示电极：电极电位与溶液中待测离子活度（或浓度）呈Nernst响应的电极称为指示电极.在氟化物测定的离子选择电极法中氟电极为指示电极.
参比电极：是指在温度一定的条件下,电极电位已知,且不随待测溶液的组成改变而改变.在氟化物测定的离子选择电极法中甘汞电极为参比电极
测定氟化物的有关技术
氟电极的膜电位是随试液中氟离子活度的变化而变化,这种响应在一定的活度区间内电位和活度之间符合Nernst方程.其方程式为：
T= 273.15 + t(被测液温度) ,ni＝
aF = r ·ρF , r 为活度系数,当在稀电解质溶液中r≈1, ρF为被测离子浓度.
所以,在稀溶液中活度与浓度接近,由式(1)可见,电位E与 -log aF 或 -log ρF成直线关系,因此可以通过测定E值,可求出aF或ρF .
离子选择电极的特征参数
电极的选择性事实上,所有的离子电极在不同程度上受到干扰离子的影响.只有那些对待测离子具有选择性响应的电极才具有实际应用价值.因此,选择性是离子电极最重要的性能指标之一.电极的选择性用选择性系数来描述.
在考虑共存离子干扰影响时,可以由修正的Nernst方程式来表示电极电位.
线性范围和检测下限
⑴ 线性范围：各种离子电极在一定的条件下,其电极电位与待测离子活度间符合Nernst关系.所得到的E -log(ai)曲线中直线部分所对应的浓度范围称为ISE的线性范围.
⑵ 检测下限：表明离子选择电极可进行有效测量待测离子的最低浓度.目前大多数商品电极的检测下限为1×10-7～1×10-5mol/L.
影响检测下限的因素
①主要因素是电极膜活性物质在溶液中的溶解度,即测定下限不能低于电极膜活性物质的溶解度.
②测试方法和溶液的组成.
③电极的预处理及搅拌速度等.
电极斜率s
在线性范围内,当待测离子的活度变化一个数量级时所引起的电极电位变化值（mV）称为该电极对所给定离子的斜率,即为E-logai曲线的斜率 .
理论值：表示为s = 2.303RT/(niF).反映了被测离子的活度变化10倍时,膜电极将其转换为电位的能力,25℃时一价离子为59.16mV.在实际应用时由于电极性能变化,电极的斜率会偏离理论值.若电极的斜率过低,将增大测量的误差.
判断：一般认为电极的实测s达到理论值的90%以上可认为质量较好,小于70%则认为电极不合格
响应时间及稳定性
响应时间：指电极浸入试液后达到稳定电位（±1mv ）所需时间.一般几秒至几分钟不等.电极响应时间及稳定性的影响因素：
①与电极膜本身结构、性质、溶解度、厚度、光洁度等有关.
②与待测液的浓度有关.
③与被测离子到达电极表面的速度有关：搅拌溶液可加速被测离子到达电极表面的速率,从而加快电极达到平衡的时间.所以在测量为未知溶液时,应该与标准品在同一搅拌速度下进行.
④与共存离子的种类和浓度有关：当共存于被测液中的离子为不干扰离子时,它的存在能缩短响应时间,当共存离子为干扰离子时,将增加响应时间.
温度：温度升高时,将缩短电极的响应时间.加快离子交换速度,降低内阻,加快电荷在膜内传导.
稳定性：是指电极保持在恒温条件下,E值可在多长时间内保持恒定.用漂移程度和重现性来衡量.
漂移：是指在恒定组成和温度的溶液中,膜电极与参比电极构成的电池的电位随时间而缓慢有序变化程度.
重现性：电极的重现性则是指多次测量之间电极电位重现程度.
电极的寿命
电极的寿命：是指电极保持其符合能斯特方程功能的时间.
电极寿命的影响因素：
①机械损伤.
②敏感膜受到化学腐蚀.
③连续使用在热或者腐蚀性溶液中使用,寿命可能只有几天甚至更短.正常使用通常可能达到1～2年.
电极的老化和中毒
电极的老化：是指电极使用一段时间后内阻增加,灵敏度下降的现象.表现为响应时间长,响应斜率降低,线性范围变窄等,敏感膜失去活性现象.
原因 ：① 敏感膜中离子逐渐地溶解到溶液中,引起载体减少,交换电流变小.
②“晶格缺陷”的逐渐减少.溶液和敏感膜的离子交换使结晶中的“缺陷“趋向消失.
电极中毒：是指电极表面活性材料与试液中离子发生化学反应,导致电极对被测离子活度不再具有能斯特响应功能的现象.
对大多数的固膜电极可采用机械布轮抛光的办法更新电极表面.即可恢复电极的正常功能.
参比电极性能及使用
参比电极(甘汞电极)性能
（1）装置简单,电极电位重现性好,在测量电势时,即使有微量电流通过,电极电位保持恒定.
（2）在甘汞电极使用过程中,为了形成良好的恒定的液接电势,要求氯化钾溶液以一定的速度通过液接部位进行渗漏.以多孔陶瓷为液接部的甘汞电极,其渗漏速度每6h小时约为1滴.渗漏过快将引起甘汞电极电位漂移,过慢不能保证在液接部有良好的离子接触,甚至增大甘汞电极的内阻.
当甘汞电极与待测液接触时,若存在会浸蚀汞和甘汞,或能与KCl液起反应的物质,都将影响甘汞电极的电位.因此要防止待测液成分的回扩散,回扩散现象将使测定电位值漂移偏差.
防止回扩散方法
A、加置盐桥,使回扩散的有害离子只能扩散到盐桥溶液,而不能进入甘汞电极的内充液中.
B、甘汞电极的内参液要高出待测液面2cm 以上.
使用甘汞电极注意事项：
(1) 使用前,应注意观察参比电极外观,有无裂痕、接线是否良好?内充液是否灌满至注入孔?有无气泡?管内为饱和KCl溶液（GR级,杂质少,否则引起漂移）,并KCl溶液液面高于管内汞球体,管内有少量KCl结晶物.
(2) 使用前,应将电极注入孔的小橡皮塞取下,以维持一定的流速,并保持KCl 液面与待测液面的高度差.
(3) 用后立即清洗干净液接部位,以防止堵塞.不用时在加液口和液接部套上橡胶帽.长期不用,应充满内参液.在电极盒中或氯化钾溶液中静置保存.
氟电极法测定结果的影响因素
及其消除方法
1、影响因素
⑴ 温度：因温度对电极斜率有影响,
s =2.303RT/(niF) ,
并影响甘汞电极的电位.
所以要在恒温下进行（被测溶液的温度要一致）.
离子强度
离子选择电极是根据能斯特方程测定溶液中离子的活度.而离子的活度等于活度系数与浓度的乘积.因此,电极电位与活度的校正曲线和电位与浓度的校正曲线是有差异的,这种差异性在高浓度范围内尤其明显.
溶液中某种离子的活度主要决定于溶液的离子强度.显然,在温度一定,离子强度一定时,离子的活度系数是一定的.
在实际工作中,采用在标准溶液和未知溶液中加入等量的高浓度惰性电解质,使标准溶液和试液的总离子强度相等,求得待测物质浓度.如在F-的测定中采用加入总离子强度调节缓冲液（TISAB）的方法.在加入TISAB后,可使电极在低浓度时响应时间缩短.
（total ion strength adjustment buffer , TISAB）
溶液的pH值
对于氟离子选择电极,较佳的试剂酸度条件为pH 5 ~ 6.
pH

Answer 2

燃料电池是一种能够将储存在燃料（氢气）和氧化剂（空气中的氧气）中的化学能直接转换为电能的能量转换装置，它具有能量转换效率高（可达40%~60%，是传统柴汽油机的2~3倍）、模块化结构紧凑、低噪音、零排放（唯一产物只有水）、可靠性高故障率低、低温启动迅速等特点。燃料电池作为新一代发电技术，以其特有的高效和环保性引起了全世界的关注，它既适宜用于集中发电，建造大/中型电站和区域性分散电站，也可用作固定式备用电源、可移动便携式电源及各种电动车等。其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）因为其具有电解质无腐蚀性、可以不使用纯氧直接使用空气作为氧化剂，工作温度低，启动时间快等优点，被广泛应用在燃料电池备用电源以及燃料电池汽车上，也是目前发展规模最大的一种燃料电池。质子交换膜燃料电池系统是由电堆和辅助子系统构成，电堆由双极板、膜电极、端板、集流板、紧固件等组成，而膜电极是电堆的核心，被誉为燃料电池芯片，决定了电堆性能、寿命的上限和成本的下限（膜电极成本占据电堆成本的65%以上）。
亚南于2010年与国内氢能燃料电池研发具有很高影响力的华南理工大学签订技术开发协议，便开始潜心研发燃料电池技术，属于国家第一梯队。前期主要着重在燃料电池备用电源领域，进行相关产品的开发。2012年亚南燃料电池备用电源开发项目被列入国家863计划项目，开发出的3kW燃料电池通信基站备用电源经中国移动通信集团下属公司试用，并反馈良好，该项目于2016年顺利通过国家科技部验收。近几年，随着车用燃料电池的快速发展和推广，亚南从2017年开始进入车用燃料电池发动机系统的开发，携手华南理工大学等多家单位共同承担2017年国家重点研发计划项目，亚南作为该项目最核心的参与单位，负责开发高性能长寿命燃料电池发动机系统，该项目已于2019年12月顺利通过中期考核。
在团队建设方面，亚南已形成一支技术水平和创新能力较高且学科方向覆盖较为丰富的燃料电池研发团队，学科分布包括物理化学、应用化学、电气、仿真、机械自动化等，成员共30名，其中硕士以上学历8人，中高级以上职称10人，直接从事技术研发人员14人，中高级工程师12人；在硬件建设方面，建成建筑面积超过3000㎡的燃料电池研发中心，包括燃料电池膜电极涂覆实验室、气体扩散层制备室、石墨双极板制作实验室、电堆装配区、系统集成区、小功率燃料电池测试室以及大功率燃料电池测试室等，中心配备燃料电池研究生产设备近100台，原值超1300多万，包括无油螺杆式空压机、水电解制氢设备、大功率燃料电池测试系统、小功率燃料电池测试系统、激光切割机、电化学工作站、电子负载、喷涂设备、电极制作热压机、高温真空气氛管式炉、纯水机、高温烘箱等专业仪器设备。目前正在规划膜电极批量生产线，为公司燃料电池发电系统的开发提供有力支撑。