发展中的化学电源剖析课件.ppt

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1、原电池的应用：原电池的应用：1.判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱2.加快反应速率加快反应速率3.揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀4.制作化学电源制作化学电源第二节第二节 化学能与电能化学能与电能发展中的化学电源发展中的化学电源干电池蓄电池蓄电池燃料电池锂离子电池纽扣电池这么多电池，是不是该进行一个分这么多电池，是不是该进行一个分类呢？类呢？一次电池（干电池）一次电池（干电池）二次电池（二次电池（充电充电电池）电池）燃料燃料电池电池1、化学电源的分类、化学电源的分类(按其使用性质按其使用性质)二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源锌锌-锰干电池锰干电

2、池1、干电池、干电池一次电池：一次电池：放电之后不能充电的电池放电之后不能充电的电池 （内部的氧化还原反应是不可逆内部的氧化还原反应是不可逆的）的）最早使用：锌最早使用：锌-锰干电池锰干电池石墨棒石墨棒MnO2糊糊NH4Cl糊糊锌筒锌筒+-负极：，正极：，电解质：。锌筒锌筒石墨棒石墨棒（酸性，锌筒易腐蚀）。NH4Cl和和MnO2糊糊负极：负极：Zn-2e-=Zn 2+锌锌-锰干电池工作原理锰干电池工作原理正极：正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 2NH4+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3 +H2OZn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O总反应：总反应：2Mn

3、O2+H2=Mn2O3+H2OZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2 锌锌-锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锰干电池在使用过程中，锌会逐渐溶解，锌外壳变薄，最后内部的锌外壳变薄，最后内部的糊状电解质泄露出来糊状电解质泄露出来，使电器腐蚀。使电器腐蚀。为了防止泄露，在外壳套上为了防止泄露，在外壳套上金属筒或塑料筒金属筒或塑料筒，制成防漏电池。，制成防漏电池。为了延长电池的寿为了延长电池的寿命和提高性能，命和提高性能，将电解将电解质质NH4Cl换成湿的换成湿的KOH，负极由锌片改为锌粉负极由锌片改为锌粉，制成碱性锌锰电池制成碱性锌锰电池。为什么锌锰干电池放置久了会为什么锌锰干电池放置久了

4、会失效？怎样进行改进？失效？怎样进行改进？思考与交流思考与交流电解质电解质NH4Cl显酸性，会与显酸性，会与Zn反应。反应。碱性电池广泛用于卡式碱性电池广泛用于卡式录音机、闪光灯、电动录音机、闪光灯、电动玩具、袖珍电视机等玩具、袖珍电视机等。A锌为正极，碳为负极锌为正极，碳为负极B锌为负极，碳为正极锌为负极，碳为正极C工作时，电子由碳极经外电路流向锌极工作时，电子由碳极经外电路流向锌极D长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器BD下列判断正确的是下列判断正确的是()A锌为正极，锌为正极，Ag2O为负极为负极B锌为负极，锌为负极，Ag2O为正极

5、为正极C原电池工作时，正极区溶液碱性减弱原电池工作时，正极区溶液碱性减弱D原电池工作时，负极区溶液碱性增强原电池工作时，负极区溶液碱性增强 B2、充电电池、充电电池最早使用：铅蓄电池最早使用：铅蓄电池负极：，正极：，电解质：。PbPbO2H2SO4二次电池：二次电池：氧化还原反应在氧化还原反应在充电充电时可以时可以逆向逆向进行。进行。放电：化学能转化电能放电：化学能转化电能放电：化学能转化电能放电：化学能转化电能充电：电能转化化学能充电：电能转化化学能充电：电能转化化学能充电：电能转化化学能Pb板、板、PbO2板二者交替排列板二者交替排列而成。电极之间充有密度为而成。电极之间充有密度为1.25

6、1.28g/cm3的硫酸。的硫酸。是不是只能用两次？是不是只能用两次？负极：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4铅蓄电池工作原理铅蓄电池工作原理正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电Pb2+SO42-=PbSO4特点：特点：二次电池二次电池,可多次充放电使用可多次充放电使用现代社会对电量高、便携式电器要求越来越高。现代社会对电量高、便携式电器要求越来越高。（1）镍镉充电电池）镍镉充电电池它是一种体积小，寿命长，它是一种体积小，寿命长，可重复使用可重复使用500次以上。次以上。负

7、极：，正极：，电解质：。CdNiO(OH)KOH镉是致癌物质，废弃镍镉电池要回收镉是致癌物质，废弃镍镉电池要回收镍镉电池广泛用于卡式镍镉电池广泛用于卡式收录机、无线对讲机、收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等电子闪光灯、电动剃须刀等。（2）锂离子电池）锂离子电池 锂锂最轻的金属。最轻的金属。锂电池是一种高能电锂电池是一种高能电池。具有体积小、质池。具有体积小、质量轻、电压高、工作量轻、电压高、工作效率高和寿命长等特效率高和寿命长等特点，是点，是新一代可充电新一代可充电的绿色电池的绿色电池。常用于常用于笔记本电笔记本电脑、手机、照相机脑、手机、照相机等等功耗的主流电源。功耗的主流电源。C

8、C煤燃煤燃烧化烧化学能学能 热热能能 机机械械能能 电电能能 燃料电池 能否利用原电池原理将燃料燃烧所放出的化学能直接转化为电能呢？3、燃料电池、燃料电池燃料电池是一种新型的化学电池燃料电池是一种新型的化学电池(例如：例如：H2和和O2的燃料电池，的燃料电池，CH4和和O2的燃料电池的燃料电池)氢氧燃料电池氢氧燃料电池两个电极均由铂电极或多两个电极均由铂电极或多孔性碳电极制成，孔性碳电极制成，电解质溶液为电解质溶液为30%的氢氧的氢氧化钾溶液。化钾溶液。与其它电池区别：反应物不是储存在电池内，而是由外部设备提供燃料和氧化剂。燃料电池是一种燃料电池是一种高效高效、环境友好环境友好的发电装置。的发

9、电装置。氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池工作原理（碱性介质（碱性介质KOH）正极正极：O2+4e-+2H2O=4OH-负极负极：2H2 4e-+4OH-=4H2O总反应式：总反应式：2H2+O2=2H2O 特点：特点：环境友好环境友好,外加设备供给氧化剂外加设备供给氧化剂,高效（理高效（理论利用率达论利用率达85-90%，实际，实际40-60%）H2燃烧生成物是燃烧生成物是H2O；CH4燃烧生成物是燃烧生成物是CO2和和H2O。氢氧燃料电池以酸为电解质，氢氧燃料电池以酸为电解质，其放电原理为：其放电原理为：负极负极(H2)反应式：反应式：2H24e=4H(氧化反应氧化反应)正极正极(O2)反应

10、式：反应式：O24H4e=2H2O(还原反应还原反应)电池总反应式：电池总反应式：2H2O2=2H2O 燃料电池广泛用于卡式燃料电池广泛用于卡式各类节能汽车中各类节能汽车中。Aa极是负极，该电极上发生氧化反应极是负极，该电极上发生氧化反应Bb极反应是极反应是O24OH4e=2H2OC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D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景的绿色电源BADC2.2.氢氧燃料电池已用于航天飞机。以氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30%KOH30

11、%KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：反应如下：2H2+4OH-_ 4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-据此判断，下列说法中据此判断，下列说法中错误错误的是的是A A、H H2 2在负极发生氧化反应在负极发生氧化反应B B、供电时的总反应为：、供电时的总反应为：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O OC C、产物为无污染的水，故电解质、产物为无污染的水，故电解质PHPH值不变值不变D D、燃料电池的能量转化率可达、燃料电池的能量转化率可达100%100%DC思考与讨论思考与讨论化学电源在给人类带来便利的同时，又

12、给化学电源在给人类带来便利的同时，又给人类带来了怎样的负面影响呢？人类带来了怎样的负面影响呢？废旧电池中含有多种重金属、酸和碱，废旧电池中含有多种重金属、酸和碱，会对地下水、土壤产生污染，对生态环境和会对地下水、土壤产生污染，对生态环境和公众身体健康有很大的危害。公众身体健康有很大的危害。1、回收废弃电池；、回收废弃电池；2、开发新型高效的绿色电池。、开发新型高效的绿色电池。如何减小电池使用带来的负面影响？如何减小电池使用带来的负面影响？1、干电池最早使用的化学电池是 ，也是最普通的干电池，是一种 ，不可逆。锌锰电池一次性电池 锌锰电池的负极是锌筒，正极是碳棒，电解质溶液是MnO2和NH4Cl糊状物（酸性，锌筒易腐蚀）。将NH4Cl换成KOH，可制成碱性电池。延长电池寿命，提高性能。小结2、充电电池充电电池又称 ，可逆，可循环。二次电池最早使用的充电电池是 ，它的负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4。铅蓄电池3、燃料电池氢氧燃料电池正极是氧气、负极是氢气。如，H2燃烧生成物是H2O；CH4燃烧生成物是CO2和H2O。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于：反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断的提供燃料和氧化剂等，使反应能连续进行。