大学化学课件-能源化学基础.pptVIP

* * B. 碱性锌-锰干电池 在传统锌-锰干电池的基础上进行了以下几点改进: 用碱性KOH糊状液代替中性NH4Cl糊状液，导电性更好； 用锌粉代替锌板，接触面积更大，反应速度更快更彻底。 电池符号： Zn | KOH(7~9mol/L) | MnO2,C(石墨) 负极反应：Zn(s) + 2OH-(aq) ? ZnO(s) + H2O(l) + 2e 正极反应：MnO2(s)+2H2O(l)+2e ? Mn(OH)2(s)+2OH-(aq) 电池反应：Zn(s)+MnO2(s)+H2O(l) ? ZnO(s)+Mn(OH)2(s) * * C. 锌-汞电池 电池符号：Zn,Hg | KOH-ZnO(糊状) | HgO-Hg,C(石墨) 负极反应：Zn(Hg) +2OH-(aq) ? ZnO(s) + H2O(l) + 2e 正极反应：HgO(s) + H2O(l) + 2e ? Hg(l) + 2OH-(aq) 电池反应：Zn(Hg) + HgO(s) ? ZnO(s) + Hg(l) 电池特点：反应更彻底，电量更大。但汞对环境有污染，已于1999年禁止生产。 * * D. 银-锌纽扣电池 电池符号：Zn-ZnO | KOH(40%) | Ag2O-Ag 负极反应：Zn(s) + 2OH-(aq) ? Zn(OH)2(s) + 2e 正极反应：Ag2O(s) + H2O(l) +2e ? 2Ag(s) + 2OH-(aq) 电池反应：Zn(s) + Ag2O(s) ? ZnO(s) + 2Ag(s) 电池特点：价格较高，但比容量较大。 * * 4.3.3.2 蓄电池（二次电池；可充电电池） 放电后可充电，使活性物质基本复原，可重复、多次利用。如铅蓄电池、锂离子电池等 A. 铅酸蓄电池 电池符号：Pb-PbSO4|H2SO4|PbSO4-PbO2 电池反应: * * B. 镍-镉电池 电池符号: Cd | KOH (1.19~1.21g/cm3) | NiO(OH),C 电池反应: * * C. 锂离子电池（摇椅电池） 充电时, (正)锂离子在外电场的作用下进入层状石墨(负),处于高能态;放电时锂离子从高能态(负)脱离出来进入低能态(正),同时通过外回路放出多余的电能。 锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态 。 * * Li离子电池的优点： 1. 通讯，如手机 Li离子电池的用途： 1. 重量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大 2. 优良、安全，有防暴阀，环境污染较小 3. 比能量高，循环寿命长 4. 电压较高（3.6V），成本相对较低 2. 电子器件，电脑等 3. 人造器官用电，如心脏起搏器等 * * 4.3.3.3 燃料电池（连续电池） 原电池和蓄电池将有限量的化学物质储存在电池内部，故均不能连续、长时间工作，给许多实际使用带来不便。 燃料电池将化学物质储存在电池外部，故可随原料的不断输入而连续发电。 常用的燃料（还原剂） 有： 氢, 甲醇, 肼, 天然气, 等； 常用的氧化剂有： O2，Cl2，Br2，等； 常用的介质有： 酸溶液, 碱溶液, 盐溶液, 等。 * * 电池符号：M1,H (g,p1) | KOH(35%) | O2(g,p2),M2 负极反应：H2+2OH- ? 2H2O + 2e 正极反应：?O2+H2O+2e ? 2OH- 电池反应：H2+ ? O2 ? H2O * * 燃料电池的优点 1、高效 化学能 热能 机械能 化学能 电能 机械能 ? 30% ? 80% 2、环境友好 不排放有毒的酸性氧化物，CO2比热电厂少40%， 3、重量轻，比能量高 用于航天，汽车工业，应急电源等 21世纪首选的清洁能源 产物水可利用，无噪音 4、稳定性好，可连续工作，可积木式组装，可移动 * * 氢氧燃料电池的难点 氢气的储存 液氢要求高压、低温，有危险性 钢瓶储氢，可使用氢气只占钢瓶质量的1%，也有危险性 研制储氢金属和其他储氢材料 研制用太阳能制备氢气 在298K，200atm下碳纳米管吸附氢（红色）的模拟图象 * * 4.4 核反应与核能源 4.4.1 原子核的组成 原子核（nuclei）由质子（proton） 和中子（neutron）组成；质子和 中子统称为核子； 元素的化学性质由核外电子的构型和数目确定；原子核的性质由质子和中子的数目确定； 原子序数=原子核中的质子数Z=原子的核外电子总数n; * * A X , 如 12 C, 235 U，等。 Z 6 92 质子的静止质量为mp=1.00728