《化学电源》上课用.ppt

化学电源 空气电池 锂电池 银锌电池 锌汞电池 1 银锌电池一般用不锈钢制成小圆盒形 圆盒由正极壳和负极壳组成 形似钮扣 俗称钮扣电池 盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料 负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料 电解质溶液为KOH浓溶液 电极反应式如下 负极 Zn 2OH 2e ZnO H2O正极 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 电池的总反应式为 Ag2O Zn 2Ag ZnO电池的电压一般为1 59V 使用寿命较长 干电池 上图是锌 锰干电池 2 干电池 普通锌锰电池干电池用锌制筒形外壳作负极 位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极 在石墨棒的周围由内向外依次是A 二氧化锰粉末 黑色 用于吸收在正极上生成的氢气 以防止产生极化现象 B 用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液 电极反应式为 负极 锌筒 Zn 2e Zn2 正极 石墨 2NH4 2e 2NH3 H2H2 2MnO2 Mn2O3 H2O总反应 Zn 2NH4 2MnO2 Zn2 2NH3 Mn2O3 H2O干电池的电压大约为1 5V 不能充电再生 随着用电器朝着小型化 多功能化发展的要求 对电池的发展也提出了小型化 多功能化发展的要求 体积小 性能好的碱性锌 锰电池应运而生 这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性 负极也由锌片改为锌粉 反应面积成倍增长 使放电电流大幅度提高 新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂 氧化剂物质全部贮藏在电池内 而是在工作时 不断从外界输入 同时将电极反应产物不断排出电池 3 氢氧燃料电池这是一种高效 低污染的新型电池 主要用于航天领域 其电极材料一般为活化电极 具有很强的催化活性 如铂电极 活性碳电极等 电解质溶液一般为40 的KOH溶液 电极反应式如下 负极 2H2 4OH 4e 4H2O正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应式 2H2 O2 2H2O 使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI 例1 航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能 轻便 无污染的优点 氢氧燃料电池有酸式和碱式两种 它们放电时的总反应都可以表示为2H2 O2 2H2O 酸式电池中电解质是酸 其负极反应可表示为 则其正极反应式为 碱式电池的电解质是碱 其正极反应式为 则其负极反应可表示为 O2 4e 4H 2H2O 2H2 4e 4OH 4H2O 2H2 4e 4H O2 2H2O 4e 4OH 例2 氢气是燃料电池最简单的燃料 虽然使用方便 却受到价格和来源的限制 常用的燃料往往是某些碳氢化合物 如 甲烷 汽油等 请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式 此时电池内总的反应式 CH4 10OH 8e CO32 7H2O CH4 2O2 2KOH K2CO3 3H2O 铅蓄电池 4 铅蓄电池铅蓄电池可放电也可以充电 一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳 防止酸液的泄漏 设有多层电极板 其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅 负极是海绵状的金属铅 正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开 以防止电极之间发生短路 两极均浸入到硫酸溶液中 放电时为原电池 其电极反应如下 负极 Pb SO42 2e PbSO4正极 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O总反应式为 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O当放电进行时 硫酸溶液的的浓度将不断降低 当溶液的密度降到1 18g ml时应停止使用进行充电 充电时为电解池 5 碱性蓄电池这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多 且拾携带很方便 Ni Cd电池 Cd 2NiO OH 2H2O 2Ni OH 2 Cd OH 2Ni Fe电池 Fe 2NiO OH 2H2O 2Ni OH 2 Fe OH 2 碱性可充电电池及简易充电座 锂电池 锂是密度最小的金属 用锂作为电池的负极 跟用相同质量的其他金属作负极相比较 使用寿命大大延长 使用锂电源的手机与手提电脑 6 微型锂电池常用于心脏起搏器 手机的一种微型电池 一般用金属锂作负极 石墨作正极 电解质溶液为溶有四氯化铝锂 LiAlCl4 的亚硫酸氯 SOCl2 电池的总反应式如下 8Li 3SOCl2 6LiCl Li2SO3 2S这种电池的容量大 电压稳定 能在 56 70C 71 10C的大范围温差内正常工作 日本产海水电池 以海水电池为能源的航海标志灯 7 海水电池1991年 我国科学家首创以铝 空气 海水为材料组成的新型电池 用作航海标志灯 该电池以取之不尽的海水为电解质 靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 其电极反应式如下 负极 4Al 12e 4Al3 正极 3O2 6H2O 12e 12OH 总反应式为 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3这种电池的能量比普通干电池高20 50倍 8 熔融盐燃料电池这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池 在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平 按其所用燃料或熔融盐的不同 有多个不同的品种 如天然气 CO 熔融碳酸盐型 熔融磷酸盐型等等 一般要在一定的高温下 确保盐处于熔化状态 才能工作 下面以CO Li2CO3 Na2CO3 空气与CO2型电池为例加以说明 总反应式为 2CO O2 2CO2该电池的工作温度一般为6500C 负极反应式 2CO 2CO32 4e 4CO2正极反应式 O2 2CO2 4e 2CO32 例3 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质 CO为阳极燃气 空气与CO2的混合气为阴极助燃气 制得在6500 下工作的燃料电池 完成有关的电池反应式 负极反应式 正极反应式 O2 2CO2 4e 2CO32 总电池反式 2