发展中的化学电源_ppt.ppt

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1、发展中的化学能源（第二课时）锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各各类类电电池池一，常见的各类电池一，常见的各类电池二：化学电池二：化学电池1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装置2)分类分类:一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如：干电池如：干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池3)优点优点:4)电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准: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、不同容量和电压的电池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。和电池组

2、，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。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比时间比时间-电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短三、常见电池电极反应式的书写铜锌原电池 先分析先分析正、负极，再根据负极发正、负极，再根据负极发生氧化反应，正极发生还生氧化反应，正极发生还原反应的规律书写电极反原反应的规律书写电极反应式。应式。2H+2e-H2负极：

3、负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2正极：正极：负极：负极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4Cu+ZnSO4及时训练负极（锌筒）：负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：正极（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O干电池 Zn-Mn普通普通干电池干电池锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为正极材料为MnO2,负极材料为负极材料为Zn，还

4、原产物为还原产物为MnOOH,电解质是电解质是KOH溶液，溶液，总：总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。请写出电极反应式并分析其工作原理。负极：负极：Zn+2OH2e-=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O +2 e-=2MnO（OH）+2OH 总反应总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO（OH）碱性碱性Zn-Mn干电池干电池铅蓄电池铅蓄电池（1）电极材料及原料）电极材料及原料（2）电解质溶液）电解质溶液（3）电极反应式：）电极反应式：正极：正极：PbO2 负极：负极：PbH2SO4溶液溶液负极（负极（P

5、b）:Pb-2e-+SO4 2-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（正极（PbO2）:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：总反应：负极：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O 电池总反应：电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O阴极：阴极：PbSO4+2e-Pb+SO42-阳极：阳极：PbSO4+2H2O PbO2+SO42-+4H+2e-电池总反应：电池总反应：2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池

6、的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池放电放电充电充电2 PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用 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

7、电池 （3）新型燃料电池）新型燃料电池怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？怎样书写燃料电池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，根据电解液改写燃写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；料电池总反应；（2）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);（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极）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。的电极反应式。正极反应一般为正极反应一般为酸性介质酸性介质 碱性介质碱性介质O2+4H+4e=2H2OO2+2H2O+4e=4OH-（1）氢氧燃料电池）氢氧燃料电池负极负极H H2 2：

8、2 2H2+4OH-4e-=4H2O 正极正极O O2 2：O O2+2+2H2O+4e-=4OH-总反应：总反应：O O2+2+2H2 =2H2O氢氧燃料电池是一种新型的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。碱性介质在电极表面放电。碱性介质燃燃 料料 电电 池池介质电池反应：2H2+=2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4

9、OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-（2）CH4燃料电池燃料电池（碱性介质）（碱性介质）1.燃烧总化学反应燃烧总化学反应：CH4+2O2CO2+2H2O2.燃料电池总反应：燃料电池总反应：3.正极：正极：4.负极：负极：CH4+2OH-+2O2 =CO3 2-+3H2O2O2+4H2O+8e=8OH-CH4+10OH-8e=CO32-+7H2OCH4燃料电池燃料电池（酸性酸性介质介质）1 1、燃料电池总反应燃料电池总反应：CHCH4 4+2O+2O2 2=CO=CO2 2+2H+2H2 2O O 2 2、正极反应：正极反应：O O2 2+4H+4H+4e+4e-=2H=2H

10、2 2O O 3 3、负极反应负极反应：-2-2，得：，得：CHCH4 4-8e-8e-+2H+2H2 2O=COO=CO2 2+8H+8H+（3）甲醇燃料电池（酸性介质）总反应总反应:2CH2CH4 4O+3OO+3O2 2=2CO=2CO2 2+4H+4H2 2O O 正极正极的电极反应式为的电极反应式为：3O3O2 2+12e+12e-+12H+12H+=6H=6H2 2O O 负极负极的电极反应式为的电极反应式为：2CH2CH4 4O-12eO-12e-+2H+2H2 2O=12HO=12H+2CO+2CO2 2甲醇燃料电池（碱性介质）总反应式：总反应式：2CH2CH4 4O+3OO+

11、3O2 2+4KOH+4KOH =2K=2K2 2COCO3 3+6H+6H2 2O O 正极正极的电极反应式为的电极反应式为：3O3O2 2+12e+12e-+6H+6H2 20=12OH0=12OH-负极负极的电极反应式为的电极反应式为：2 2CHCH4 4O-O-1212e e-+1616OHOH-=2 2COCO3 32-2-+1212H H2 2O O （4）海水电池）海水电池1991年，我国首创以年，我国首创以铝铝-空气空气-海水海水为能源的新型电为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而

12、产生电流。解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高2050倍。电极倍。电极反应式为：反应式为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4Al-12e-=4Al 3+3O2+6H2O+12e-=12 OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3NaOH溶液溶液 AlMg负极：负极：2Al+8OH6e-=2AlO2-+4H2O正极：正极：6H2O+6e-=3H2+6OH-2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2电池反应式：电池反应式：补充电池的发展方向电池的发展方向 光电池使用方便光电池使用方便,特别是近年来特别是

13、近年来 微小型半导体逆变微小型半导体逆变器迅速发展器迅速发展,促使其应用更加快捷促使其应用更加快捷.美美,日日,欧和发展欧和发展中国家都制定出庞大的中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划光伏技术发展计划,开发方开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成降低成本本,不断扩大产不断扩大产 业业.目前已有目前已有8080多个国家和地区形多个国家和地区形成商业化成商业化,半商业半商业化生产能力化生产能力,年均年均增长达增长达16,16,市场开市场开拓从拓从 空间转向地空间转向地面系统应用。面系统应用。减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源实践活动实践活动调查市场常见电池的种类、应用和回收价值。