236电解与化学电源.PPT

第三章 电化学原理与应用 §3.6 电解与化学电源 2 锌-氧化汞电池 3 锂-铬酸银电池 二、二次电池 三、连续电池 四、化学电源与环保 一、分解电压和超电势 二、电解池中两极的电解产物 三、电解的应用 2 阳极氧化 §3.7 金属的腐蚀及其防止 一、腐蚀的分类 2 电化学腐蚀 1) 析氢腐蚀 二、金属腐蚀的防止 4. 阴极保护法 * 借自发的氧化还原反应将化学能直接转变为电能的装置称为化学电源。 一、一次电池 放电后不能充电或补充化学物质使其复原的电池。 3.6.1 化学电源 1 锌-锰干电池 电池符号： (-)Zn|ZnCl2, NH4Cl(糊状) |MnO2|C(+) 电极反应: 负极：Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e 正极：2MnO2 + 2NH4+(aq) + 2e → Mn2O3 + 2NH3(g) + 2H2O(l)  电动势1.5V。携带方便。但反应不可逆，寿命有限。 电池符号: (-)Zn∣Hg∣KOH(糊状，含饱和ZnO)∣HgO∣C(+) 电极反应: 负极： Zn + 2OH- - 2e → ZnO + H2O 正极：HgO(s) + H2O + 2e → Hg(l) + 2OH- 锌-氧化汞电池体积小能量高，贮存性能优良，是常用电池中放电电压最平稳的电源之一。缺点是使用汞不利于环保。 以锂为负极的还原剂，铬酸银为正极的氧化剂，其导电介质为含有高氯酸锂(LiClO4)的碳酸丙烯酯(PC)溶液。 电池符号： (-)Li | LiClO4, PC | Ag2CrO4 | Ag(+) 电极反应: 负极： Li - e → Li+ 正极：Ag2CrO4 + 2Li+ + 2e → 2Ag + Li2CrO4 优点：单位体积所含能量高，稳定性好，电池电压高(2.8—3.6V)。 放电后通过充电使其复原的电池。 铅蓄电池 电池符号(-)Pb|H2SO4|PbO2(+) 电极反应： 负极：Pb + SO42- -2e-= PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e = PbSO4 + 2H2O 总反应式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 在放电后，可以利用外界直流电源进行充电，输入能量，使两电极恢复原状。充电时，两极反应为放电时的逆反应。正常蓄电池中硫酸密度在1.25～1.30g?cm-3之间。若低于1.20g?cm-3，则表示已部分放电，需充电后才能使用。 具有原料易得、价格低廉、技术成熟、使用可靠，又可大电流 放电等优点，所以使用很广泛。其中约80%用于汽车工业（发动马达）。缺点太笨重（载重2t的搬运车电池自重0.5t)。 在放电过程中可以不断地输入化学物质，通过反应把化学能转变成电能，连续产生电流的电池。 燃料电池就是一种连续电池。燃料电池是名符其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换机器”。能量转换率很高，理论上可达100％。实际转化率约为 70%~80% 。 燃料电池由燃料(氢、甲烷、肼、烃、甲醇、煤气、天然气等)、氧化剂(氧气、空气等)、电极和电解质溶液等组成。燃料，如氢，连续不断地输入负极作还原活性物质，把氧连续不断输入正极，作氧化活性物质，通过反应连续产生电流。 氢-氧燃料电池、第四类发电 优点：a.能量转换效率高，运行寿命长。 b.无噪声，无污染。 c. 可连续大功率供电。 20世纪90年代已可取代中等容量火电。现场使用，分散配制。 在一次电池和二次电池中，含有汞、锰、镉、铅、锌等重金属，使用后如果随意丢弃，就会造成环境污染。研究无污染电池和无害化处理是目前亟需解决的两个方面。 重金属通过食物链后在人体内聚积，就会对健康造成严重的危害。重金属聚积到一定量后会使人发生中毒现象，严重的将导致人的死亡。因此，加强废电池的管理，不乱扔废电池实现有害废弃物的“资源化、无害化”管理，已迫在眉睫。 利用外加电能的方法迫使反应进行的过程叫电解。在电解过程中，电能转变为化学能。 用来电解的装置叫做电解池。 3.6.2 电解 电解池 外电源: 正极 负极 电解池: 阳极 阴极 反应类型: 氧化 还原 阳极 阴极 H2(g) H+ 2H+(aq)+2e-=H2(g)