《化学电源》ppt课件.ppt

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1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第二节第二节 化学电源化学电源形形色色的电池形形色色的电池 A A CuZn 稀稀H H2 2SOSO4 4KOH溶液溶液 CH4 O2 2 H2Oa极极 b极极用于用于“神六神六”的太阳能电的太阳能电池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像机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电各式各样的纽扣电池池电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能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将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转时产生的热

2、能通过热能转换器转变为电能的装置换器转变为电能的装置化学电池分类化学电池分类化学电池化学电池一次电池一次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池定义定义例子例子小型高性能小型高性能燃料电池燃料电池 电池中的反应物质电池中的反应物质进行一次氧化还原进行一次氧化还原反应并放电之后，反应并放电之后，就不能再次利用就不能再次利用又称充电电池或又称充电电池或蓄电池蓄电池在放电后经充电可使电在放电后经充电可使电池中的活性物质获得重池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可生，恢复工作能力，可多次重复使用多次重复使用是一种连续地将燃料和是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源

3、，化成电能的化学电源，又称连续电池又称连续电池铅蓄电池、铅蓄电池、锌银蓄电池、锌银蓄电池、镍镉电池、镍镉电池、锂离子电池锂离子电池氢气、甲醇、天然气、氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料煤气与氧气组成燃料电池。电池。如：普通锌锰电池、如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌碱性锌锰电池、锌银纽扣电池银纽扣电池、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

4、。、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(Ah/kg)，(Ah/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除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、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。功率大、储存时间长的电池，其质量好。碱性锌碱性锌-锰干电池锰干电池一次电池一次电池负极：负极：ZnZnZn + 2

5、OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：正极：MnOMnO2 22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电解质：电解质：KOH碱性电池碱性电池 电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2缺点：缺点：多数只能一次使用，不多数只能一次使用，不能充电；价格较贵能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电高，适用于大电流和连续放电银银锌锌钮扣电池钮扣电池正极：正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OH-2e- =Zn(OH)2总反应：总反应： Zn+Ag2O +

6、 H2O = Zn(OH)2 +2Ag一次电池一次电池特点：比能量大，电压稳定，储存时间长，适用于小电流的连续放电。二次电池二次电池铅蓄电池铅蓄电池放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池铅蓄电池负极负极正极正极充电过程充电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO

7、2 + 4H+ SO42- 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4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放电放电充电充电缺点：缺点：比能量低、废弃电池污染环境比能量低、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂离子电池离子电池铅蓄电池铅蓄电池燃料电池

8、燃料电池燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的燃料电池是利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应，将化学能直接转换成氧化还原反应，将化学能直接转换成电能的化学电源。（氢气、甲烷、肼、电能的化学电源。（氢气、甲烷、肼、甲醇、氨等燃料电池甲醇、氨等燃料电池） 氢氧燃料电池氢氧燃料电池 碱性电解质（碱性电解质（KOH）负极负极: 2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极: O2+2H2O+4e-=4OH-总反应总反应: 2H2+O2=2H2O若把电解质若把电解质KOH(aq)换成换成H2SO4(aq)，电极反应式电极反应式该如何呢？若换为该如何呢？若换为NaCl(aq),电极反应又该如何电极反应又该如何 酸性

9、电解质酸性电解质： 负极：负极： 2H2-4e-=4H+ 正极：正极： O2+4H+4e-=2H2O 总反应：总反应：2H2+O2=2H2O 氧化剂与还原剂在工作时不断补充；氧化剂与还原剂在工作时不断补充； 反应产物不断排出；反应产物不断排出； 能量转化率高能量转化率高(超过超过80%)，普通的只有，普通的只有30%，有，有利于节约能源。利于节约能源。 缺点：缺点：体积较大、附属设备较多体积较大、附属设备较多 优点：优点：能量转换率高、清洁、对环境好能量转换率高、清洁、对环境好 其它燃料电池：其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池池燃料电池的规律燃料电池的规律

10、燃料电池与前几种电池的差别：燃料电池与前几种电池的差别： 燃料做负极，助燃剂氧气为正极燃料做负极，助燃剂氧气为正极 电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。的作用。怎样书写怎样书写燃料电池燃料电池的电极反应式和总反应式？的电极反应式和总反应式？书写步骤：书写步骤：1、写出燃烧反应；、写出燃烧反应；2、根据电解液改写燃料电池总反应；、根据电解液改写燃料电池总反应；3、写出正极的电极反应式、写出正极的电极反应式(一般较简单一般较简单); 正极反应一般为：正极反应一般为：酸性介质酸性介质 O2+4H+4e=2H2O 碱性介质碱性介质 O2+2H2O+4

11、e=4OH 4、由燃料电池总反应减去正极的电极反应式、由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。得负极的电极反应式。其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出其它常见化学电源的电极反应式也可据此写出若将上述碱性电池中的燃料换成若将上述碱性电池中的燃料换成甲烷甲烷，请写出电极反应式。请写出电极反应式。总反应式总反应式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O正极正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-负极负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O小结：化学电源化学电源1、一次电池、一次电池2、二次电池、二次电池3、燃料电池、燃料电池锌锰干电池锌锰干电池铅蓄电池铅蓄电

12、池氢氧燃料电池氢氧燃料电池掌握每一类典型掌握每一类典型电池的正负极、电池的正负极、电极反应；电极反应；了解了解每一类电池的优每一类电池的优缺点；对其它电缺点；对其它电池有初步的认识池有初步的认识冲击高考题冲击高考题: 1、（、（江苏高考）碱性电池具有容量大、江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （ ）A 电池工作时，锌失

13、去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：电池正极电极反应式为： 2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论上减电子，锌的质量理论上减少少6 5 g C C2:2:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，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。常用的燃料往往是某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、汽油等。请写出将图些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中

14、氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a a极极的电极反应式：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+3H2O3、如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙、如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是述不正确的是()Aa电极是负极电极是负极Bb电极的电极反应为：电极的电极反应为：4OH4e=2H2OO2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源氢氧燃料电池是一种具有应用前

15、景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置储藏在电池内的新型发电装置C我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物http:/www.99dyw.co/ 九九电影网九九电影网 http:/www.99dyw.tv/ 九九电影网九九电影网 天堂网天堂网2014 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网2014www.avttt2015.info 天堂网天堂网2014www.avttv2017.info 天堂网天堂网2014www.avttv2017.org 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网2014www.avttv2018.org 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网 天堂网天堂网2014