第二节化学电源.ppt

1、第四章 电化学基础,第二节 化学电源,学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池？其中有哪些属于化学电池?你知道电池的其它应用吗？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,将太阳能转换成电能的装置,将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热电转换器转变为电能的装置,用途广泛的电池,用于汽车的铅蓄电池和燃料电池,用途广泛的电池,用于“神六”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,手机专用电池,摄像机专用电池,各式各样的纽扣电池,小型高性能燃料电池,阅读教材P74页并回答问题：,1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？,2、判断电池的优劣标准主要是什么？,3、目前化学电池主要分哪几大

2、类？,能量转换效率高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作,单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。,化学电池,氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池,电池中的反应物质消耗到一定程度，就不能再次利用。,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，恢复工作能力，可多次重复使用。,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，又称连续电池。,二、

3、一次电池,普通锌锰电池,碱性电池,1、干电池,负极,正极,电池反应：,氢氧化氧锰,（Zn）：Zn 2e- = Zn2+,（MnO2和C）：,本节要求会判断电池的正负极，不要求写电极反应式,缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,2、碱性锌-锰干电池,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,KOH,Zn,MnO2,Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质,改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍， 不会气涨或漏液。,3.银锌电

4、池,总反应式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2 电极反应式:,负极: Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极: Ag2OH2O2e-2Ag2OH ,电解液: KOH溶液,这种电池比能量大、电压稳定，储存时间长，适 宜小电流连续放电，常制成纽扣式电池，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。,4、锂电池,锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： ；正极： 。,用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。,8Li-8e-=8Li+,3SOCl2+8e-=6Cl-+S

5、O32-+2S,三、二次电池,能量：,化学能,电能,放电,充电,放电过程总反应：,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s),正极：,PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l),氧化反应,还原反应,负极：,放电过程：,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),充电过程：,PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq),

6、还原反应,阴极：,阳极：,2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + H+(aq) + SO42-(aq),氧化反应,接电源负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),铅蓄电池的充放电过程：,放电过程为化学电池！,3)优缺点简析,缺点：,比能量低、笨重、废弃电池污染环境,优点：,可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,其它二次电池,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：,2Ag+Zn(OH)2

7、Ag2O+Zn+H2O,此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）,A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn,D,电极反应：,负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,四、燃料电池,电极材料 ：多孔性镍、铂,电解质溶液 ： KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液,1、燃料电池的构成,常见燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等,燃料电池,负极:2H2 - 4e- = 4H+,正极:O2 + 4H+4e- = 2H2O,总反应:2H2 + O2 = 2H2O,电解质溶液为酸性:,电解质溶液为碱性:,负极:2H2

8、+ 4OH- - 4e- = 4H2O,正极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,总反应:2H2 + O2 = 2H2O,再写正极 反应：,O22H2O4e4OH,酸性,先写总反应：燃料在氧气中的燃烧,2、燃料电池的电极反应的书写,若有CO2生成，且电解质为强碱时， 考虑CO2+2OH=CO32+H2O,O24H+4e 2H2O,碱性,最后写负极反应：,总反应减去正极反应,负极:CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-,总反应: CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃

9、料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电（ 30% ）的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；被人们誉为“绿色”发电站。,书写电极反应式应注意以下几点：,1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；,3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）；,2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；

10、,化学电池的组成,能导电的物质,还原性较强的物质(多是金属电极本身),氧化性较强的物质,酸溶液 碱溶液 盐溶液 或 熔融液,小结,流出电子,流入电子,氧化反应,还原反应,减 少 污 染 节 约 资 源,电池的发展方向,光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有80多个 国家和地区形成 商业化,半商业化 生产能力,年均增 长达16,市场开拓 从 空间转向地面 系统应用。,1、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用L

11、i2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e- 正极反应式： 总反应式：,O2+4e-+2CO2=2CO32-,2CO+O2=2CO2,2.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ） A、 Li是正极，电极反应为Li e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 D、 Li是负极，电极反应为Li 2e- = Li2+,B,4Al-12 e- =4Al3+,3O2+6H2O+12 e- =12OH-,不活泼金属或碳,Cu,2Fe3+2 e- =2Fe2+,Cu-2 e- =Cu2+,化学电池的创新设想,6CO2（g