第二节 化学电源.ppt

1、化学电源,普通锌锰电池,碱性电池,镍 镉 电 池,小型高性能燃料电池,锂离子电池,镍氢电池,化学电池,一次电池,负极:Zn-2e- = Zn2+,总反应: 2Zn+4NH4Cl+4MnO2=2Mn2O3+Zn(NH3)4Cl2+ZnCl2+2H2O,普通锌锰电池,正极:2NH4+2e-= 2NH3+ H2 ,负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2,总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2,碱性锌锰电池,正极： 2MnO2 + 2H2O +2e- = 2MnOOH + 2OH-,锌银电池,总反应：Zn + Ag2O = ZnO +2Ag,

2、负极：Zn - 2e- + 2OH- = ZnO + H2O,正极： Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-,锂电池,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。,负极：Li,正极：石墨,电解质：亚硫酰氯(SOCl2),总反应：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S,负极：8Li-8e-=8Li+,正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S,二次电池,铅蓄电池,负极: Pb(s)+SO42-(aq)-2e-= PbSO4(s),正极: PbO2(s)+4H+ (aq)+SO42-(aq)

3、+2e-= PbSO4(s)+2H2O(l),阴极: PbSO4(s)+ 2e- =Pb(s)+SO42-(aq),阳极: PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-= PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq),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,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 + 4OH- - 4e- =

4、4H2O,正极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,总反应:2H2 + O2 = 2H2O,氢氧燃料电池,负极:CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-,总反应: CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,甲烷燃料电池,燃料电池,氧化剂与还原剂在工作时不断补充； 反应产物不断排出； 能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池,燃料电池与前几种电池的差别：,再写正极反应：,O22H2O4e-4OH-,酸

5、性,先写总反应：燃料在氧气中的燃烧,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,常见燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等,燃料电池,迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一种绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为3

6、6伏，因此一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用PN结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。,绿色电池种种,BC,练习 1、一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料说法正确的是 A、在熔

7、融电解质中，O2-由负极移向正极 B、电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2O C、通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e- = 2O2- D、通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e- + 13O2- = 4CO2 + 5H2O,2、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为： 下列叙述不正确的是 A、放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化 B、充电时阳极反应：Fe(OH)3 - 3e- + 5OH- = FeO42-+ 4H2O C、放电时负极反应：Zn-2e-+2OH-= Zn(OH)2 D、放电时正极附近溶液的碱性增强,A,3、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li + LiMn2O4 = Li2Mn2O4。下列说法正确的是 A放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B放电时，正极反应为：Li+ LiMn2O4+ e- = Li2Mn2O4 C充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D充电时，阳极反应为：Li+ + e- = Li,B,负极： Al+ 4OH-3e- =Al O2 +2H2O 正极：2H2O + 2 e- = H