化学电源(精品).ppt

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1、化学电源化学电源空气电池空气电池锂电池锂电池干电池干电池上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池1、干电池、干电池-普通锌锰电池普通锌锰电池干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是A：二氧化锰粉末（黑色）二氧化锰粉末（黑色）-用于吸收在正极上生成的氢气（以防止产生极化现象）；用于吸收在正极上生成的氢气（以防止产生极化现象）；B：用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。电极反应式用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。电极反应式为：为：负极（锌筒

2、）：负极（锌筒）：Zn2e-=Zn2+正极（石墨）：正极（石墨）：2NH4+2e-=2NH3+H2H2+2MnO2=Mn2O3+H2O总反应：总反应：Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O干电池的电压大约为干电池的电压大约为1.5V，不能充电再生。不能充电再生。动画随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。这类电池的重要特征是

3、电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。流大幅度提高。铅蓄电池铅蓄电池2、铅蓄电池、铅蓄电池铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料

4、板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入橡胶或微孔塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中。放电时为原电池，其电极反应如下：到硫酸溶液中。放电时为原电池，其电极反应如下：负极：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应式为：总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml时应停止使用进行充电，充电时为电解池，时应停止使用进行充电，充电时为电解池，阳极：阳

5、极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-阴极：阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-总反应式为：总反应式为：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4当溶液的密度升到当溶液的密度升到1.28g/ml时，应停止充电。上述过程的总反应时，应停止充电。上述过程的总反应式为：式为：放电放电Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充电充电银锌电池银锌电池锌汞电池锌汞电池3、银锌电池、银锌电池一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极壳组成，形似钮一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极壳组成，形似钮扣（俗称钮扣电池）。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组

6、成的扣（俗称钮扣电池）。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为解质溶液为KOH浓溶液。电极反应式如下：浓溶液。电极反应式如下：负极：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-电池的总反应式为：电池的总反应式为：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO电池的电压一般为电池的电压一般为1.59V，使用寿命较长。使用寿命较长。4、碱性蓄电池这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且拾携带很方便。放电Ni-Cd电池：Cd+2NiO(OH)

7、2+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2充电放电Ni-Fe电池：Fe+2NiO(OH)2+2H2O=2Ni(OH)2+Fe(OH)2充电（碱性可充电电池及简易充电座）碱性可充电电池及简易充电座）锂电池锂电池锂锂是是密度最小的金属，用锂作为电密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。使用锂电源的手机与手提电脑使用锂电源的手机与手提电脑5、微型锂电池、微型锂电池常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池，一般用金属锂作负极，常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池，一般用金属锂作负极，石墨作

8、正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（石墨作正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlCl4）的亚硫酸的亚硫酸氯（氯（SOCl2）。）。电池的总反应式如下：电池的总反应式如下：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S这种电池的容量大，电压稳定，能在这种电池的容量大，电压稳定，能在-56.70C-+71.10C的大范围温的大范围温差内正常工作差内正常工作自自1859年年GastonPlante提出铅酸蓄电池概念以来，化学电源界提出铅酸蓄电池概念以来，化学电源界一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。1990年日本年日本Sony公司率先研

9、制成功并实现商品化的锂离子电池是在锂电池基础公司率先研制成功并实现商品化的锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的。锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料，具有上发展起来的。锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料，具有高电压、大容量、自放电小及绿色环保优点，基本解决了困扰锂电高电压、大容量、自放电小及绿色环保优点，基本解决了困扰锂电池的安全性差和充放电寿命短的问题。池的安全性差和充放电寿命短的问题。伴随着向多媒体时代的迈进，笔记本电脑、移动无绳电话、摄伴随着向多媒体时代的迈进，笔记本电脑、移动无绳电话、摄像机等便携电子产品的普及，使对锂离子电池的需求日益增加，像机等便携电子产品的普及，使对锂离子电

10、池的需求日益增加，1999年锂离子电池全球需求量为年锂离子电池全球需求量为402亿只，预计到亿只，预计到2004年将达到年将达到7.6亿只，平均每年将增长亿只，平均每年将增长15。锂离子电池的显著特点使其在其他。锂离子电池的显著特点使其在其他领域如电动汽车、空间技术、国防工业等方面展示了广阔的应用前领域如电动汽车、空间技术、国防工业等方面展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益景和潜在的巨大经济效益化学电源先锋化学电源先锋锂离子电池锂离子电池6、海水电池、海水电池1991年，我国科学家首创以铝年，我国科学家首创以铝-空气空气-海水为材料组成的新型电海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。该电

11、池以取之不尽的海水为电解质，靠空气池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。其电极反应式如下：中的氧气使铝不断氧化而产生电流。其电极反应式如下：负极：负极：4Al12e-=4Al3+正极：正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应式为：总反应式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3这种电池的能量比普通干电池高这种电池的能量比普通干电池高20-50倍！倍！日本产海水电池日本产海水电池以以海水电池为能源的航海标志灯海水电池为能源的航海标志灯新型燃料电池新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮

12、藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池7、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池动画动画这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。其电极材这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。电解质溶液一般为等。电解质溶液一般为40%的的KOH溶液。电极反应式如下：溶液。电极反应式如下：负极：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O正极：正极：O2+2H2O+4e-=4

13、OH-总反应式：总反应式：2H2+O2=2H2O使用氢氧燃料电池动力的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI8、熔融盐燃料电池、熔融盐燃料电池这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，有达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，有多个不同的品种，如天然气、多个不同的品种，如天然气、CO、-熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工作。型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状

14、态）才能工作。下面以下面以CO-Li2CO3+Na2CO3-空气与空气与CO2型电池为例加以说明：型电池为例加以说明：负极反应式：负极反应式：2CO+2CO32-4e-=4CO2正极反应式：正极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32-总反应式为：总反应式为：2CO+O2=2CO2该电池的工作温度一般为该电池的工作温度一般为6500C发表日期：表日期：2003年年1月月9日日出出处：百科知：百科知识2002.02已已经有有283位位读者者读过此文此文【编辑录入入其他化学电源其他化学电源美国密歇根大学的生物化学家装配了靠美国密歇根大学的生物化学家装配了靠细菌工作的燃料菌工作的燃料电池池细菌像其

15、他的活菌像其他的活细胞一胞一样能分解葡萄糖，并把能分解葡萄糖，并把这样得到的能量得到的能量转变为三磷酸腺苷，即万能的三磷酸腺苷，即万能的细胞胞电力。在力。在这一一过程中程中产生生电子流，使整个子流，使整个细胞系胞系统活活跃起来。在燃料起来。在燃料电池里面燃池里面燃烧的葡萄糖，能的葡萄糖，能产生生电流流为17mA时的的电压0.6V。他他们打算把打算把这些些电池用于便携池用于便携式通式通讯工具上。工具上。新型新型质子聚合物子聚合物电池由日本池由日本NEC公司研制，工作起来很像公司研制，工作起来很像电容器，它比容器，它比传统的的电化学化学电池池储存的存的电荷更多。荷更多。电池充足池充足电后，后，氢原

16、子被束原子被束缚在在负极材料里，在极材料里，在电路打开路打开时，电子从原子中分裂出来，通子从原子中分裂出来，通过电路并放出路并放出电来。来。质子通子通过电解解质流流向正极，与流向正极，与流进来的来的电子再形成子再形成氢原子，并原子，并结合到正极材料上，合到正极材料上，电池的充池的充电过程程则刚好与此相反。与好与此相反。与传统的的电化学反化学反应相比，捕相比，捕获和和释放放质子反而使子反而使电极老化得极老化得更慢。因此更慢。因此质子聚合物子聚合物电池可反复使用数以万个循池可反复使用数以万个循环周期，寿命大大延周期，寿命大大延长。中国科学家成会明等人最近合成高中国科学家成会明等人最近合成高质量的碳量的碳纳米材料，米材料，这种新材料能种新材料能储存和存和凝聚大量的凝聚大量的氢气，并可能做成气，并可能做成氢氧燃料氧燃料电池池驱动汽汽车，国，国际权威刊物威刊物认为这是世是世界范界范围内迄今内迄今为止最令人信服的止最令人信服的结果。果。再见！