《化学能与电能》课件.pptx

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1、化学能与电能 制作人：时间：2024年X月目录第第1 1章章 化学能与电能简介化学能与电能简介第第2 2章章 化学能的转化与利用化学能的转化与利用第第3 3章章 电能的转化与利用电能的转化与利用第第4 4章章 化学能与电能的综合应用化学能与电能的综合应用第第5 5章章 化学能与电能的环境影响化学能与电能的环境影响第第6 6章章 总结与展望总结与展望 0101第1章 化学能与电能简介 课程介绍我们将在本课程中探究化学能与电能之间的关系，深入研究能量转化的理论知识，探讨利用能量的方式和手段，以满足现代社会对能源的快速需求。化学反应及能量化学反应及能量转化转化化学反应是物质变化的过程，其实质是化学键

2、的断裂和形化学反应是物质变化的过程，其实质是化学键的断裂和形成。在化学反应中，化学能会转化为其他形式的能量，如成。在化学反应中，化学能会转化为其他形式的能量，如热能、光能、电能等。化学能的转化及利用对于研究新能热能、光能、电能等。化学能的转化及利用对于研究新能源和环保事业都有重要意义。源和环保事业都有重要意义。化学反应的分类电子的转移氧化还原反应小分子的合并加和反应大分子的裂解分解反应原子的置换置换反应化学能的转化与利用热能、机械能燃料化学能的利用食物链转化成热能生物化学能的利用电池、燃料电池化学能的储存与转换可再生能源化学能的限制与发展电学基础知识电学基础知识电学是研究电场、电荷、电势、电场

3、的规律及其研究技术电学是研究电场、电荷、电势、电场的规律及其研究技术的科学。在本章中，我们将深入了解电学的基础知识，为的科学。在本章中，我们将深入了解电学的基础知识，为电化学反应的学习做好准备。电化学反应的学习做好准备。电阻、导体和电容的特性欧姆定律电阻的概念及计算电导率、热导率导体的特性电场强度、电极面积电容的概念及计算 电化学反应及能电化学反应及能量转化量转化电化学是研究化学反应中涉及电能转化的规律及应用的学电化学是研究化学反应中涉及电能转化的规律及应用的学科。电化学反应产生的电能可以转化为其他形式的能量，科。电化学反应产生的电能可以转化为其他形式的能量，如热能、机械能等。在本章中，我们将

4、深入探讨电化学反如热能、机械能等。在本章中，我们将深入探讨电化学反应及其能量转化的原理和应用。应及其能量转化的原理和应用。电化学反应的分类非自发性电解反应自发性电池反应金属的氧化腐蚀反应金属的还原电沉积反应电解电解金属精制金属精制电镀电镀水解水解光谱分析光谱分析腐蚀腐蚀金属材料的防腐金属材料的防腐酸雨的腐蚀酸雨的腐蚀电沉积电沉积真空镀膜真空镀膜电解制氢电解制氢纳米材料的合成纳米材料的合成电化学能的利用电池电池干电池干电池充电电池充电电池锂离子电池锂离子电池铅酸电池铅酸电池 0202第2章 化学能的转化与利用 燃烧反应及其应燃烧反应及其应用用燃烧反应是一种化学反应，通过氧气和燃料在高温下发生燃烧

5、反应是一种化学反应，通过氧气和燃料在高温下发生的反应，释放出大量的热能。这种反应的应用非常广泛，的反应，释放出大量的热能。这种反应的应用非常广泛，例如火车和汽车的驱动、家庭用气、食品加热等。燃料可例如火车和汽车的驱动、家庭用气、食品加热等。燃料可以分为化石燃料和生物燃料两类，它们的利用方式和优缺以分为化石燃料和生物燃料两类，它们的利用方式和优缺点各不相同，需要进行科学合理的利用和管理。同时，燃点各不相同，需要进行科学合理的利用和管理。同时，燃烧反应也会带来环境影响，例如空气污染和气候变化等。烧反应也会带来环境影响，例如空气污染和气候变化等。燃料的分类及其利用方式煤、石油、天然气化石燃料木材、沼

6、气、酒精生物燃料 燃料的优缺点能量密度高，使用方便，但不可再生，易导致环境问题化石燃料可再生，环保，但能量密度低，制备成本高生物燃料 原理是通过两种不同金属间的电势差驱动电子流动，分类有干电池、蓄电池等化学电池的原理和分类0103用于电子产品、交通工具、电力设备等领域化学电池的应用02电势差是电池两极之间的电压差，电动势则是电池内部化学反应产生的电动势，两者不同化学电池的电势差和电动势电势差和电动势电势差和电动势电势差和化学电池类似，电动电势差和化学电池类似，电动势则是指化学反应产生的电动势则是指化学反应产生的电动势势应用及其优缺点应用及其优缺点用于空间探测、新能源汽车、用于空间探测、新能源汽

7、车、家庭储能等领域，具有高效率、家庭储能等领域，具有高效率、环保等优点，但还存在成本高环保等优点，但还存在成本高和使用寿命短等缺点和使用寿命短等缺点未来展望未来展望随着新材料和新技术的出现，随着新材料和新技术的出现，化学发电的效率和稳定性将得化学发电的效率和稳定性将得到进一步提高，有望成为未来到进一步提高，有望成为未来新能源的重要来源新能源的重要来源化学发电及其应用原理和分类原理和分类化学发电是通过化学反应产生化学发电是通过化学反应产生电能，分类有燃料电池、太阳电能，分类有燃料电池、太阳能电池等能电池等化学能转化实验化学能转化实验可以帮助学生深入理解化学反应和能量转化的原理，也可以培养学生动手

8、实验的能力和科学精神。在实验中，可以使用化学制品或日常生活中的物品来进行燃烧、电化学反应等等，然后进行数据采集和结果分析。这些实验不仅可以增加学生的兴趣和科学知识，还可以为他们未来的学习和探究打下坚实的基础。0303第3章 电能的转化与利用 传统电力系统传统电力系统传统电力系统由发电、输电和配电三部分组成。其中，火传统电力系统由发电、输电和配电三部分组成。其中，火电、水电和核电是主要的发电方式，它们分别以燃煤、水电、水电和核电是主要的发电方式，它们分别以燃煤、水能和核能为主要能源。虽然传统电力系统具有稳定运行和能和核能为主要能源。虽然传统电力系统具有稳定运行和供电能力强等优点，但由于使用化石能

9、源，会对环境造成供电能力强等优点，但由于使用化石能源，会对环境造成污染。污染。传统电力发电原理及特点燃料燃烧产生热能驱动汽轮机发电。火电发电水能转化成机械能驱动水轮机发电。水电发电核裂变产生的能量转化成热能，再驱动汽轮机发电。核电发电 电力系统的优缺点及其环境影响稳定运行和供电能力强。优点使用化石能源，会对环境造成污染。缺点燃煤会排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害物质；水电可能会影响河流生态系统；核电可能会产生放射性废料等。环境影响 利用风能驱动叶片旋转，带动转子产生电能。风力发电0103利用潮汐能驱动装置发电，将潮汐能转化为电能。潮汐能发电02利用太阳能转化成电能，主要有光伏发电和太阳热

10、发电。太阳能发电太阳能发电太阳能发电光伏发电已经商业化，太阳热光伏发电已经商业化，太阳热发电还在研究阶段。发电还在研究阶段。未来光伏发电将进一步提高效未来光伏发电将进一步提高效率，降低成本。率，降低成本。潮汐能发电潮汐能发电技术相对成熟，但建设成本高。技术相对成熟，但建设成本高。未来将进一步提高技术水平，未来将进一步提高技术水平，降低成本。降低成本。地热能发电地热能发电目前只有少数几个国家在开发目前只有少数几个国家在开发利用地热能发电。利用地热能发电。未来有望得到更广泛的应用。未来有望得到更广泛的应用。新能源发电技术的现状和未来发展趋势风力发电风力发电发展迅速，已成为最大的新能发展迅速，已成为

11、最大的新能源发电方式之一。源发电方式之一。未来将进一步提高风机效率，未来将进一步提高风机效率，降低成本。降低成本。电力传输与储存技术电力传输主要有高压直流输电和交流输电两种方式。其中，高压直流输电由于电流小、损耗小、距离远等优点，被广泛应用于远距离电力传输。而电池、电容储能技术则被广泛应用于短期储能，如调峰、备用电力等。未来，随着新能源的广泛应用，电力传输和储存技术将会得到进一步发展。充电时化学能转化为电能，放电时电能转化为化学能。电池储能技术0103储能系统可用于电力调峰、储备电力等方面。应用02通过充电将电荷存储在电容器中，放电时将电荷释放。电容储能技术电力传输与储存技术的未来发展趋势未来

12、，电力传输将会采用更加高效、可靠、安全的技术，如超导技术、智能电网等。而储能技术则会更加便捷、环保、安全，如钠离子电池、超级电容器等。电能转化实验电能转化实验电能转化实验主要是通过将电能转化为其他形式的能量，电能转化实验主要是通过将电能转化为其他形式的能量，如热能、机械能等，来展示电能的转化过程。例如，可以如热能、机械能等，来展示电能的转化过程。例如，可以将电能转化为热能，通过加热水使水蒸发；或者将电能转将电能转化为热能，通过加热水使水蒸发；或者将电能转化为机械能，通过电动机带动小车转动。化为机械能，通过电动机带动小车转动。电能转化实验的实验步骤制备实验器材，如加热水的容器和加热器等。步骤一将

13、电源和加热器接通电路，使水开始加热。步骤二观察水的变化，如温度的变化和水蒸发现象。步骤三 电能转化实验的应用和展望电能转化实验可以帮助学生深入理解电能的转化和利用，培养学生的探究精神和实践能力。未来，随着科技的发展，将会出现更加先进和高效的电能转化实验，推动科学教育的不断发展。0404第4章 化学能与电能的综合应用 燃料电池及其应用直接燃料电池、间接燃料电池燃料电池的工作原理和分类环保、高效、可再生能源；高成本、储氢问题；交通运输、建筑、电子产品等领域燃料电池的优缺点及其应用领域应用案例及其效果燃料电池在交通运输、建筑、电子产品等领域中的应用 电化学储能技术电化学反应储能、电化学电容储能、超级

14、电容器等电化学储能的原理和分类高能量密度、长寿命、环保；新能源智能电网、无人机、电动汽车等领域电化学储能体系的特点和应用应用案例及其效果电化学储能技术在新能源智能电网、无人机、电动汽车等领域中的应用 实验目的、装置及步骤设计化学能与电能综合应用的实验0103应用领域、未来发展趋势实验的应用和展望02实验操作、实验结果、数据分析实验步骤和结果分析燃料电池的优点燃料电池的优点燃料电池是一种利用化学能转换为电能的装置，具有高效、燃料电池是一种利用化学能转换为电能的装置，具有高效、环保、可再生等优点。其中，质子交换膜燃料电池环保、可再生等优点。其中，质子交换膜燃料电池（PEMFCPEMFC）是应用最广

15、泛的一种，其效率可达）是应用最广泛的一种，其效率可达60%60%以上，以上，且只产生水和热等环保产品，因此在交通运输、建筑、电且只产生水和热等环保产品，因此在交通运输、建筑、电子产品等领域有广泛应用。子产品等领域有广泛应用。电化学储能技术的特点电化学储能技术是一种以化学反应为基础，利用电能将化学能转化为电能的技术。与传统能源储存方式相比，电化学储能技术具有高能量密度、长寿命、环保等优点，在新能源智能电网、无人机、电动汽车等领域有着广泛的应用。电化学电容储能电化学电容储能超级电容器超级电容器锂离子电容器锂离子电容器钠离子电容器钠离子电容器其它电化学储能技术其它电化学储能技术有机液流电池有机液流电

16、池铁液流电池铁液流电池锌空气电池锌空气电池电电化化学学储储能能技技术术的的应应用用新能源智能电网新能源智能电网无人机无人机电动汽车电动汽车光伏储能系统光伏储能系统电化学储能技术的分类电化学反应储能电化学反应储能电化学储钠电化学储钠电化学储锂电化学储锂电化学储镁电化学储镁燃料电池的分类质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等直接燃料电池甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等间接燃料电池 电化学储能技术电化学储能技术的应用的应用电化学储能技术是新能源储备领域的重要发展方向，在新电化学储能技术是新能源储备领域的重要发展方向，在新能源智能电网、电动汽车、无人机等领域得到了广泛应用。能源智能电网、电动汽车、无人机

17、等领域得到了广泛应用。例如，电动汽车采用电化学储能技术，可以减少耗油和废例如，电动汽车采用电化学储能技术，可以减少耗油和废气排放，具有环保效益。气排放，具有环保效益。电化学储能技术的优点电化学储能技术具有高能量密度的特点，因此可以用于储存大量能量。高能量密度电化学储能技术具有较长的寿命，因此可以长期储存能量。长寿命电化学储能技术不会产生废弃物和污染物，因此具有环保的优点。环保电化学储能技术具有较高的充放电效率，因此可以快速储存和释放能量。充放电效率高 0505第5章 化学能与电能的环境影响 化学反应对环境的影响化学反应可以产生大量的废气、废水和固体废物，这些废弃物对环境产生了严重的影响。其中，

18、废气是主要的污染物之一，其中含有大量的二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机化合物等，这些物质会引起酸雨、光化学烟雾等严重问题。此外，废水和固体废物也会对地下水、土壤等环境产生不良影响。为了控制化学反应对环境的影响，需要采用各种环保技术，如焚烧、吸附、沉淀等方法。此外，成本、效益及社会责任的平衡也是解决环境问题的重要因素。环保技术对化学反应的控制和应用利用吸附剂去除有害气体、酸性气体和有机物等吸附技术通过凝聚、沉淀将废水中的重金属、有机物等污染物去除沉淀技术将有机废物燃烧成无害物质焚烧技术利用微生物将污染物转化为无害物质生物技术电能生产对环境电能生产对环境的影响的影响电力工业是全球能源消耗量的重要组成

19、部分。传统电能生电力工业是全球能源消耗量的重要组成部分。传统电能生产方法不断排放大量的废气、废水和固体废物，污染环境，产方法不断排放大量的废气、废水和固体废物，污染环境，降低空气质量，影响人类健康。随着新能源技术的发展，降低空气质量，影响人类健康。随着新能源技术的发展，绿色环保的新型电力生产方式已经逐渐替代了传统的燃煤、绿色环保的新型电力生产方式已经逐渐替代了传统的燃煤、燃油等发电方式，大大减少了对环境的影响。燃油等发电方式，大大减少了对环境的影响。风能风能无污染、可再生、低成本、适无污染、可再生、低成本、适用范围广用范围广水能水能无污染、可再生、低成本、一无污染、可再生、低成本、一种清洁能源

20、种清洁能源生物质能生物质能无污染、可再生、低成本、利无污染、可再生、低成本、利用废弃物用废弃物新能源技术的绿色环保特点太阳能太阳能无污染、可再生、低成本、易无污染、可再生、低成本、易于使用于使用减少温室气体排放，降低碳排放量低碳技术0103减少污染物的排放，保护环境环境保护技术02提高电能生产效率，降低能源消耗节能技术化学能与电能转化时的环保技术氢能作为一种清洁的化学能源，将成为未来的主要能源之一氢能利用化学反应将氢气转化为电能，既能高效利用氢气，又能减少温室气体的排放燃料电池利用风力、太阳能等自然能源进行发电，既能保护环境，又能实现可持续发展风能、太阳能发电 综合应用时的环保技术化学能与电能

21、的综合应用时，需要综合应用多种环保技术，如：生物技术、吸附技术、沉淀技术、焚烧技术等，以达到更好的环保效果。此外，也需要注重社会责任，积极推动可持续发展，避免对环境产生负面影响。0606第6章 总结与展望 课程回顾化学能与电能的关系主要内容能量转化、热力学定律、化学电池等重点化学反应、电化学、电池技术等掌握的知识和技能 发展趋势及个人思考新材料、新技术、新能源等化学能与电能的发展趋势电池研发、化工工程师、电力工程师等个人专业方向和职业规划研发难度大、市场前景广阔等未来的挑战和机遇 课程评价全面、深入、实用课程内容理论联系实际、互动性强、注重实验操作等教学方式重视动手实践、提高独立思考能力、多参与讨论等学习体会和建议 感谢致辞感谢致辞在此，我要向所有教师和同学表达我的感谢。感谢你们对在此，我要向所有教师和同学表达我的感谢。感谢你们对我的关心和支持，让我在化学能与电能领域取得更多的成我的关心和支持，让我在化学能与电能领域取得更多的成绩和进步。同时也祝愿大家在未来的学习和工作中能够发绩和进步。同时也祝愿大家在未来的学习和工作中能够发挥自己的特长，取得令人瞩目的成就。谢谢大家！挥自己的特长，取得令人瞩目的成就。谢谢大家！利用化学能转化为电能燃料电池0103利用太阳能转化为电能光伏发电02利用电能转化为化学能电解水制氢 谢谢观看！