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化学家破解铅酸电池电流之谜

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发布日期:2012-01-04  来源:网络   我要评论(0)
核心提示: 二氧化铅本质上是一种绝缘体,具有微小的电子带隙,但会不可避免地变成电子富集状态,这是由于晶格缺氧,使这种材料从绝缘体变成金属导体。

  化学家破解铅酸电池电流之谜

  二氧化铅本质上是一种绝缘体,具有微小的电子带隙,但会不可避免地变成电子富集状态,这是由于晶格缺氧,使这种材料从绝缘体变成金属导体。

  

 

  化学家破解了150年的奥秘,就是什么赋予铅酸电池独特性能,使它可以产生浪涌电流,这种电池见于大多数汽车的引擎盖下。来源:牛津大学

  化学家已破解150年的奥秘,就是什么赋予铅酸电池独特性能,使它能产生浪涌电流,这种电池见于大多数汽车的引擎盖下。

  铅酸电池能够产生非常大的电流,这是启动汽车发动机所需要的,这样的电流源自极高导电性的电池负极材料,就是二氧化铅。然而,虽然这种类型的电池发明于1859年,但是,到现在为止,二氧化铅高导电性的根本原因仍然困惑着科学家们。

  有一组研究人员,来自英国牛津大学(Oxford University),巴斯大学(University of Bath),都柏林三一学院(Trinity College Dublin)和国际卫星电离层研究中心(ISIS:International Satellites for Ionospheric Studies)中子散裂源( neutron spallation source),他们首次解释了二氧化铅高导电性的根本原因。

  已经报道过这一研究,发表在最近一期的《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

  “铅酸蓄电池具有独特性能,产生的浪涌电流超过100安培,可以转动汽车起动电机,关键是因为,事实上,二氧化铅储存化学能量,在电池负极具有很高的导电性,从而会产生大量电流,满足需求,”鲁斯•艾格戴尔(Russ Egdell)说,他是牛津大学化学系教授,也是这篇论文的作者。

  “然而,二氧化铅导电性的根源,仍然存在争议。其他氧化物具有相同的结构,如二氧化钛,但却是电绝缘体。”

  通过结合计算化学和中子衍射(neutron diffraction),这一小组证明,二氧化铅本质上是一种绝缘体,具有微小的电子带隙(band gap),但不可避免地变成电子富集状态,这是由于晶格缺氧,使这种材料从绝缘体变成金属导体。

  研究人员认为,这些见解可开辟新的途径,以选择改进材料,用于现代电池技术。

  艾格戴尔教授说:“这项研究表现出活力,他们结合了预测材料建模与最先进的实验测量。”

 
 
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