第二节《化学电源》概要.ppt

* * * * * * 第四章 电化学基础 第二节 化学电源 人教版选修4 · 化学反应原理 电极材料 电子流向 反应类型 组 成 负 极 正 极 电解质 酸、碱 或盐的 溶液 原电池的组成 相对活泼的金属 流出电子 氧化反应 相对不活泼的金属（或能导电的非金属） 流入电子 还原反应 锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池 1：各类电池 2、化学电池 1)概念: 将化学能变成电能的装置 2)分类: ①一次电池又称不可充电电池或干电池 ②二次电池又称充电电池或蓄电池 ③燃料电池 3)优点: ①能量转换效率高，供能稳定可靠 ②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 ③易维护，可在各种环境下工作。 4)电池优劣的判断标准: ①比能量 ［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能 的多少 ②比功率 [单位：（W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率 的大小. ③电池的可储存时间的长短 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。 碱性锌-锰干电池 负极--Zn 正极—MnO2 电池反应： 电解质： KOH 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？ 碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间比干电池增大几倍，不会气涨或漏液。 (一)一次电池 钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO 2、银-锌电池 负极： 正极： 总反应： Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O Ag2O +H2O +2e- =2Ag +2OH- Ag2O + Zn =ZnO + 2Ag 3、铅蓄电池 1)正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 2)工作机制 电解质：H2SO4溶液 铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程 (二)二次电池 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： ①放电过程 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程 ②充电过程 PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 阴极： 阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) +4 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： 2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 放电 充电 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…… 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；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的?大致情况如下： ??? (三)燃料电池 4、燃料电池 负极H2： 正极O2： 总反应： O2+2H2 =2H2O