镍氢电池电极反应方程式

镍氢电池电极反应方程式

镍氢电池以金属氢化物为负极，氢氧化镍电极为正极，氢氧化钾溶液为电解液。 电池的电极反应如下：

正极 充电：Ni(OH)2+OH—NOOH+H2O+e 过充电：40H—2H2O+O2+4e 放电：NiOOH+H20+e—N(OH)2+OH 过放电：2H20+2e—H2+ 2OH 负极电极充电：M+H2O+e—MH+OH 过充电：2H20+O2+4e—40H 放电：MH+OH—M+H2O+e 过放电：H2+2OH—2H20+2e

电池总反应：MH+NOOH=M+Ni(OH)2

充电时，正极上的Ni(OH)2转变为NiOOH，水分子在储氢合金负极M上放电，分解氢原子并吸附在电极表面形成吸附MHad，然后扩散到内部储氢合金的并被吸收。 吸收形成氢化物 MHab。 氢在合金中扩散缓慢，扩散系数一般为107~108cm·s1。 扩散成为充电过程中的控制步骤。 该过程可表示为： M+H20+e—MH2d+——β-+MHa-—2M++H2O+e—M+H2+OH

电极充电初期，电极表面的水分子在金属镍的催化下还原为氢原子，氢原子吸附在合金表面。

形成吸附的氢原子MH2d。 吸附在合金表面的氢原子扩散到合金相中并与合金相形成固溶体a-MHab。 当越来越多的氢原子溶解在合金相中时，氢原子将与合金反应形成金属氢化物βMH。 当氢原子浓度进一步增加时，会发生氢原子的复合脱附或电化学脱附。 过充电时，由于阳极上能被氧化的Ni(OH)2全部变成NiOOH(活性物质内部隔离的N(OH)2除外)，OH失去电子形成O2，O2向负极扩散。负极。 在储氢合金的催化作用下，获得电子形成·OH，还可以与负极中存在的氢结合形成水，放出热量，提高电池的温度，同时也降低内部压力电池的。 在负极上，储氢合金已被氢气饱和，无法再吸收氢气。 此时，水分子在负极上放电，形成H2，然后在储氢合金的催化下与正极渗入的氧结合形成水。 在放电过程中，NiOOH 获得电子并转化为 Ni(OH)2（金属氢）。 化合物（QMH）内部的氢原子扩散到表面形成吸附氢原子，然后发生电化学反应生成储氢合金和水。 氢原子的扩散步骤仍然成为负极放电过程的控制步骤。 过放电时，正极上可还原的NiOOH已被消耗掉（镍氢电池一般设计负极容量过多）。 此时H2O会还原 镍电极上正极（镍电极）：2H20+2eHz+2OHT 负极（储氢合金电极）：H2++2e 镍电极上产生氢气，消耗在储氢上合金电极。 此时，电池的电压变为“负”，即镍电极的电位比氢电极的电位更负，因此也称为反电极。

在电池反应中，储氢合金执行储氢和电化学反应的双重任务。 从上述过程可以看出，在过充电和过放电过程中，由于储氢合金的催化作用，可以消除出现的O2和H2，使电池具有抗过充电和过放电的能力。 然而，随着充放电循环的进行，储氢合金逐渐失去催化能力，电池内压增大。 为了保证氧的复合反应，消除氧压，在设计电池时，负极容量过大，电池容量受到正极的限制。 只有将电池密封起来才能保证电池的安全。