选修四 化学电源

1、选修四选修四 4.2化学电源化学电源葛琪葛琪 手机锂电池手机锂电池摄像机专用电池摄像机专用电池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 纽扣电池纽扣电池 用于汽车的铅蓄电池和燃料电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池化学电池一次电池电池中的反应物质进行一次氧化电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再还原反应并放电之后，就不能再次利用。次利用。普通干电池普通干电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池锌银纽扣电池锌银纽扣电池化学电池一次电池二次电池又称充电电池或蓄电池。放电后经充又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重

2、复使用。恢复工作能力，可多次重复使用。铅蓄电池铅蓄电池镍镉电池镍镉电池锂电池锂电池化学电池一次电池二次电池燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。又称连续电池。氢气、甲醇、氢气、甲醇、天然气、煤气天然气、煤气与氧气组成燃与氧气组成燃料电池料电池化学电池一次电池二次电池高能电池燃料电池能量转换效率高，供能稳定可靠可以制成各种形状和大小、不同电压的电池，使用方便易维护，可在各种环境下工作。一次电池普通锌锰电池电极电极:NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊和淀粉糊另有黑色的另有黑色的MnO2粉末，吸收粉末

3、，吸收正极产生的正极产生的H2Zn（）,碳棒（碳棒（+）电解质：电解质：一次电池普通锌锰电池优点优点:制作简单制作简单,价格便宜价格便宜存在的问题存在的问题:干电池的电压干电池的电压15 V16 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。时间连续使用。一次电池碱性锌锰电池碱性电池碱性电池 一次电池碱性锌锰电池锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。电极：电极： 电解质：电解质：Zn（）MnO2（+）湿湿KOH一次电池碱性锌锰电池负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn

4、+ 2OH2e- = Zn(OH)22MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO(OH) + 2OH Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO(OH)一次电池普通锌锰电池优点优点:体积小，性能好。碱性锌体积小，性能好。碱性锌锰锰电池的电解液变为离子导电性能更好电池的电解液变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性锌度提高。碱性锌锰电池的容量和放锰电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。电时间比普通干电池增加几倍。一次电池银锌电池负极负极(Z

5、n)：正极正极(Ag2O)：电池总反应：电池总反应：Zn +2OH- -2e- =Zn(OH)2Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-Zn + Ag2O+ H2O = Zn(OH)2 +2Ag二次电池铅蓄电池二次电池铅蓄电池铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%5%8%8%的铅锑合金铸成格板，在的铅锑合金铸成格板，在正极正极格板上附着格板上附着一层一层PbOPbO2 2，负极负极格板上附着海绵状金属格板上附着海绵状金属铅铅，两极，两极均浸在均浸在30%3

6、0%的硫酸溶液的硫酸溶液中，两极间用微孔橡胶或中，两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。微孔塑料隔开。二次电池铅蓄电池电池总反应：电池总反应：负极负极(Pb)(Pb)：正极正极(PbO(PbO2 2) )：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电充电放电放电放电过程放电过程Pb - 2e- + SO42- = PbSO4PbO2 +2e- +4H+ +SO42- = PbSO4+2H2O二次电池铅蓄电池电池总反应：电池总反应：阳极：阳极：阴极：阴极：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电充电放电放电充电

7、过程充电过程充电时：充电时：发生氧化反应的电极为阳极，发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极发生还原反应的电极为阴极PbSO42H2O2e- PbO24H+SO42-PbSO42e- PbSO42-二次电池铅蓄电池优点优点:电压稳定，价格低廉，使用方便、安全、可电压稳定，价格低廉，使用方便、安全、可靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科靠，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。研、交通、生产和生活中。存在的问题存在的问题:比较笨重。比较笨重。二次电池镍镉电池电极：电极：电解质：电解质：缺点：缺点：镉是致癌物质，废弃的镍镉电池如镉是致癌物质，废弃的镍镉电池

8、如不回收，会严重污染环境，改良之后有了不回收，会严重污染环境，改良之后有了镍氢电池。镍氢电池。镉（镉（），），NiO(OH)（+）KOH二次电池锂电池电极：电极： 电解质：电解质：优点：优点：锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电锂电池是一种高能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点。因而已用压高、工作效率高和贮存寿命长的优点。因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。火箭、导弹等的动力资源。Li（），石墨（），石墨（+）无机溶剂亚硫酰氯无机溶剂亚硫酰氯SO2Cl2燃料电池燃料电池燃料电池原始模型原

9、始模型燃料电池把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的能的“能量转换器能量转换器”优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用特点：燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全特点：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输入，同时将电极反应产物不断排出电池 燃料电池酸性条件下酸性条件下负极负极(Pt)：正极正极(Pt)：电池总反应：电池总反应：2H2 - 4e- = 4H+O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O2H2 + O2 = 2H2O燃料电池碱性条件下碱性条件下负极负极(Pt)： 正极正极(Pt)： 电池总反应：电池总反应：2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2OO2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2H2+O2=2H2O小结组成组成负极负极正极正极电解质电解质 电极材料电极材料 电极上电极上发