第二节化学电源 (2).ppt

太阳能电池太阳能电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄摄像像机机专专用用电电池池各各式式各各样样的的纽纽扣扣电电池池第二节第二节 化化 学学 电电 源源电池电池化学电池化学电池将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置太阳能电池太阳能电池将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置原子能电池原子能电池将放射性同位素自然衰变时产生的热将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置能通过热能转换器转变为电能的装置化学电源的分类化学电源的分类活性物质消耗到一定活性物质消耗到一定程度，就不能再用。程度，就不能再用。又叫干电池。又叫干电池。锌锌-锰干电池、银锰干电池、银-锌纽扣电池等锌纽扣电池等放电后能再充电使活放电后能再充电使活性物质再生，可多次性物质再生，可多次重复使用。也叫充电重复使用。也叫充电电池、蓄电池。电池、蓄电池。铅蓄电池、镍铅蓄电池、镍-镉蓄镉蓄电池等电池等将燃料和氧化剂的将燃料和氧化剂的化学能直接转变成化学能直接转变成电能的电池电能的电池氢氧燃料电池等氢氧燃料电池等类 型一次电池二次电池燃料电池含 义 示 例、化学电池优点、化学电池优点（）能量转换效率高，供能稳定可靠。（）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（）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。电池和电池组，使用方便。（）易维护，可在各种环境下工作。（）易维护，可在各种环境下工作。、判断电池优劣的标准判断电池优劣的标准（）比能量（）比能量 符号符号(Wh/kg)，(Wh/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少（）（）比功率比功率符号是符号是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）电池的储存时间的长短）电池的储存时间的长短一般情况下，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、一般情况下，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。储存时间长的电池，其质量好。一、一次电池一、一次电池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池干电池（负极）（负极）（正极）（正极）负极：负极：Zn 2e-=Zn2+正极：正极：2NH4 4+2e=2NH3+H2总反应：总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H22MnO2+H2=2MnOOH锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等缺点：缺点：缺点：缺点：锌外壳会变薄，电解质会逐渐泄露，发生漏液现象锌外壳会变薄，电解质会逐渐泄露，发生漏液现象锌外壳会变薄，电解质会逐渐泄露，发生漏液现象锌外壳会变薄，电解质会逐渐泄露，发生漏液现象碱性锌锰电池碱性锌锰电池 电解液由原来的中性变为导电性更电解液由原来的中性变为导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。高。Zn+2OH 2e=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OHZn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：银锌纽扣电池银锌纽扣电池负极填充锌粉，正极填充负极填充锌粉，正极填充Ag2O，电解质为碱性溶液，电解质为碱性溶液银锌电池（纽扣电池）银锌电池（纽扣电池）正极：正极：负极：负极：总反应：总反应：Zn+2OH 2e=Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OHZn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag二、二次电池二、二次电池Pb-2e-+SO42-=PbSO4PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42-=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O总反应：总反应：负极：负极：正极：正极：放电过程放电过程阴极：阴极：阳极：阳极：充电过程充电过程PbSO4 +2e=Pb+SO42 PbSO4+2H2O 2e=PbO2+4H+SO42铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电三、三、燃料电池燃料电池 燃料电池是一种连续将燃料和氧化剂的燃料电池是一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。它与一化学能直接转化成电能的化学电池。它与一般的化学电池不同，一般的化学电池活性物般的化学电池不同，一般的化学电池活性物质储藏在内部，从而限制了电池的容量，而质储藏在内部，从而限制了电池的容量，而燃料电池电极本身不含活性物质，只是一个燃料电池电极本身不含活性物质，只是一个催化转化原件，在工作时，燃料和氧化剂由催化转化原件，在工作时，燃料和氧化剂由外部提供，在电极上不断反应，同时将反应外部提供，在电极上不断反应，同时将反应产物不断排出而连续产物不断排出而连续 提供电能。提供电能。因燃料电池故障等待发射的美国亚特兰蒂斯号因燃料电池故障等待发射的美国亚特兰蒂斯号航天航天飞飞机机 正在给使用燃料电池的正在给使用燃料电池的mp3加注甲醇燃料加注甲醇燃料氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池若电解质溶液若电解质溶液为KOH溶液。负极：正极：总反应式：2H2+4OH 4e=4H2OO2+2H2O+4e=4OH 2H2+O2=2H2O 若电解质溶液为稀H2SO4 负极：正极：放电总反应式：2H24e=4H+O2+4H+4e=2H2O2H2+O2=2H2O固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应：2H2+=2H2O 负负极极正正极极O2 +4e=2O2 2H2 4e=4H+书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：1 1注意电解质溶液的注意电解质溶液的环境环境，环境改变，反，环境改变，反应也随之改变。应也随之改变。2 2正负极的电极反应式同时书写时，要注正负极的电极反应式同时书写时，要注意意得失电子守恒得失电子守恒。2 2将两极反应相加得到总反应，将两极反应相加得到总反应，总反应减总反应减去一极反应即得到另一极反应；去一极反应即得到另一极反应；练习、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然练习、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中成的甲烷燃料电池中a a极的电极反应式：极的电极反应式：，此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 ：。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O