原电池工作原理
原电池可以视作电池的原型，或者是原始电池。现在的电池都是根据原电池的工作原理制作出来的。通过控制氧化还原反应中电子的定向转移来实现化学能向电能的转变。
例如，对于氧化还原反应Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 ↑来说，反应中金属锌（Zn）失去电子变成锌离子（Zn2+），硫酸中的氢离子（H+）得到电子变成氢气（H2），反应中硫酸根（SO42-）没有发生变化。如图1，当锌片插入到稀硫酸溶液中，可以看到锌片上冒出大量的氢气。氢离子直接从锌片上得到电子变成氢原子（氢气），电子的转移距离和时间都非常短。如何利用这个反应过程中电子转移达到产生电流供人类利用的目的呢？
图1锌片插入硫酸溶液中
如图2，把锌片和铜片同时插入稀硫酸溶液中，并用导线把它们连接起来，中间接入一个电流计。这样一个装置就是所谓的原电池，其中的电流计只是用来测试有电流产生。如果接入一个合适的灯泡，灯泡就会亮起来。这种装置中只使用了一种溶液，称作单液原电池。这时，可以看到，不仅仅锌片上产生气泡（氢气），铜片上也产生大量气泡（氢气）。在金属活泼性顺序表中，铜位于氢之后。铜是不能够从稀硫酸中置换出氢原子的，也就是说铜与稀硫酸不发生反应。那如何解释锌片和铜片上同时产生气泡（氢气）呢？
图2铜锌单液原电池
如图2，在锌与稀硫酸的反应中，锌失去电子变成锌离子，即Zn → Zn2+ + 2e-。此时，溶液中的氢离子捕获金属锌给出的电子的途径有两条。其一，如图1中的那样，氢离子直接从锌金属表面得到电子变成氢气，即2H+ + 2e- → H2↑；其二，电子通过导线远距离转移到铜片上来，在铜片上与氢离子结合产生氢气。需要知晓的是，电子可以在（金属）导体中运动，也可以在真空中运动，但不能在溶液中运动。因此，此处电子要被氢离子捕获，只能通过氢离子与金属接触实现，不可能电子自己跑到溶液中去被氢离子捕获。电子可以通过这样两条途径与氢离子结合，因此在锌片上和铜片上同时看到气泡（氢气）产生。实验表明，铜片上产生的气泡比锌片上多得多，如图3。第二条途径中，通过电子的远距离定向移动，可以实现产生电流的目的而被人类利用。问题是，反应中电子凭什么要舍近求远地从锌片上通过外接导线跑到铜片上去与氢离子结合呢？
图3铜锌单液原电池中气泡
电子的舍近求远是有不得已的苦衷！如图2，如果氢离子想移动到锌片上直接得到电子，移动中将迎头碰上锌离子。大尺寸的、带两个单位正电荷的锌离子（Zn2+）从锌片表面脱离出来，尺寸小、带一个单位正电荷的氢离子（H+）要“挤”到锌片上是很困难的。这种困难源自三个方面：空间上的拥挤，Zn2+和H+的同电荷排斥，加之Zn2+要出去、H+要进来的相向移动。相反，锌片上迟迟得不到释放的大量电子，能够轻而易举的通过导线跑到铜片上来。跑到铜片上去的电子，能够“迅速地”被氢离子接受。因为，氢离子靠近铜片不会遭遇靠近锌片那样的重重困难。能够与“亲爱的”氢离子快速顺利地“亲密”结合，电子舍近求远是心甘情愿的！电子所愿，正是我们人类所愿。通过导线转移到铜片上来的电子越多，就产生越多的电流。那，如何使“舍近求远”的电子最大化，使从锌片获得电子的氢离子尽可能的少呢？图4铜锌双液原电池
科学家们设计出了如图4所示的装置。这种装置中使用到了两种溶液，因而称作双液原电池。该图中，左边烧杯中是硫酸锌（ZnSO4）溶液和锌片，右边烧杯中是硫酸铜（CuSO4）溶液和铜片，发生的氧化还原反应为Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu，两个烧杯通过中间的被称作“盐桥”的玻璃导管（中间充满含饱和KCl溶液的琼胶）连接起来。这种装置的一个好处在于：锌片上的电子只能通过导线转移到铜片上去被铜离子捕获，不能直接被锌片附近的铜离子捕获。锌片周围压根就没有铜离子存在！氧化反应Zn → Zn2+ + 2e-和还原反应Cu2+ + 2e- → Cu分别在左右两个不同烧杯的溶液中进行。双液原电池中，氧化还原反应得失电子全部通过外接导线发生转移，可见获得了电流的最大化。在这些原电池中，如图2的单液原电池，电子从锌片经外连导线转移到铜片上，电流的流动方向与之相反。因而，锌片称作原电池的负极，铜片称作正极，电流从正极经导线流向负极。铜片在该装置反应中并没有参与反应，只是充当一个连接导线的导电固体使用，称作惰性电极；锌片既参与反应，也连接导线，称作电极。在溶液里面，锌离子从负极流向正极，氢离子也从负极流向正极；硫酸根离子与正离子相向而行，即从正极流向负极。这样，原电池内（溶液）外（导线）通过离子和电子的定向移动形成闭合回路。图4的双液原电池中，有类似的过程（盐桥中，钾离子K+朝正极移动，氯离子Cl-朝负极移动），不过铜电极参与了氧化还原反应，因此不能称之为惰性电极。关于原电池的组成及工作原理，亲是不是有了更多的了解呢？
