高二化学化学电源

定义
例子
小型高性能 燃料电池
２.化学电池优点
（１）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、 （２）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。 （３）易维护，可在各种环境下工作。
锌银纽扣电池
镍镉电池
铅蓄电池
二.二次电池： 二次电池： 二次电池
二次电池特点： 二次电池特点：
又称充电电池 蓄电池，放电后可以再充电， 充电电池或 二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电，使 活 性物质可以获得再生。这类电池可反复多次使用。 性物质可以获得再生。这类电池可反复多次使用。
铅蓄电池
化 学 电 源
干电池
电池 电池
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
用途广泛的电池
笔记本电脑专用电池 用于“神六”的太阳能电 用于“神六” 池 摄 像 机 专 用 电 池 手机专用电池
电池发明的小故事
1791年他在解剖时在实验室将悬有去了 1791年他在解剖时在实验室将悬有去了 年他在解剖时 皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上， 皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上，发现蛙 腿会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物 会有肌肉抽搐的现象。
法国物理学家、 （法国物理学家、 化学家伏特） 化学家伏特）
一.常见的化学电池
一次电池 二次电池 燃料电池 高能电池
１.化学电池分类
化学电池
一次电池
电池中的反应物质 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． 干电池： 干电池：电池中的 电解质溶液制成胶 不流动， 体，不流动，故称 干电池． 干电池． 普通锌锰电池、 如：普通锌锰电池、 碱性锌锰电池、 碱性锌锰电池、锌 银纽扣电池
2.碱性锌锰干电池： 碱性锌锰干电池： 碱性锌锰干电池
电极材料： 电极材料：锌、石墨 电解液： 电解液： KOH 电极: 为负极 为负极,MnO2为正极 电极 Zn为负极 电极方程式： 电极方程式： 负极： 负极：Zn+2OH- - 2e正极： 正极：2MnO2+2H2O+2eZn(OH)2 2MnOOH+2OH金属 外壳
你能否写出在 中性条件下的 电池反应呢？ 电池反应呢？
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
充电的电极反应式 充电的电极反应式: 的电极反应式
阴极(Pb)： 阴极 PbSO4（s) +2e-＝ Pb(s) + SO42- (aq) 阳极(PbO2)： 阳极 ：
H2SO4
PbSO4 （s) +2H2O (l) - 2e ＝ PbO2 （s) + 4H+ (aq) +SO42- (aq) 充电时的总反应: 充电时的总反应 2PbSO4 （s) + 2H2O (l) ＝ PbO2 （s) + Pb （s) +2H2SO4 (aq)
部分主流产品供电基本原理、 部分主流产品供电基本原理、性能和相对价格 电池名称 普通电池 锌锰电池） （锌锰电池） 电压 主要优缺点
碱性锌锰电池
1.5V 优点：使用方便，便宜。 优点：使用方便，便宜。 缺点：寿命、存放期短， 缺点：寿命、存放期短，约1.5年，不能 年 充电。 一次电池 电容量大，使用寿命长。 1.5V 优点：电容量大，使用寿命长。 优点： 缺点: 不能充电，价格较高。 缺点 不能充电，价格较高。 1.5V 优点：体积和质量都小，寿命长，约2年 优点：体积和质量都小，寿命长， 年 缺点：不能充电，价格高。 缺点：不能充电，价格高。 1.3V 优点：体积小，质量轻，寿命长，可充 优点：体积小，质量轻，寿命长， 放电约 放电约3000次。 次 二次电池 缺点：价格高。 缺点：价格高。 2V 优点：电压稳，电容量大，可充电便宜 便宜。 优点：电压稳，电容量大，可充电便宜。 缺点：笨重，防震性差， 缺点：笨重，防震性差，不防漏
锌粉和 KOH的 KOH的 混合物
电池反应： 电池反应：Zn +2MnO2+H2O = Zn(OH)2+ 2MnOOH
3.锌银电池： 锌银电池： 锌银电池
锌银电池的负极是Zn,正极是 2O,电解质是 正极是Ag 电解质是 电解质是KOH， 锌银电池的负极是 正极是 ， 电极方程式： 电极方程式： 负极： 负极： Zn + 2OH- -2e- ＝ Zn(OH)2 正极： Ag2O + H2O + 2e- ＝2Ag + 2OH正极： 总反应式: 总反应式 Zn + Ag2O + H2O ＝ 2Ag + Zn(OH)2
1.铅蓄电池(二次电池) 1.铅蓄电池(二次电池) 铅蓄电池
电极： 为负极 为负极； 为正极. 电极：Pb为负极；PbO2为正极 电解液:30%的H2SO4溶液 的 电解液
放电的电极反应式 放电的电极反应式: 的电极反应式
负极(Pb)： Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 负极 正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e ＝PbSO4 +2H2O 正极 ： 总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO4＝2PbSO4↓+ 2H2O 总电池反应 (1.25～1.28g/cm-3) ～
二次电池
又称充电电池或蓄电池 又称充电电池或蓄电池 在放电后经充电可使电 池中的活性物质获得重 恢复工作能力， 生，恢复工作能力，可 多次重复使用． 多次重复使用． 铅蓄电池、 铅蓄电池、 锌银蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池 电池、 镍镉电池、 锂离子电池
燃料电池
是一种连续地将燃料和 氧化剂的化学能直接转 化成电能的化学电源， 化成电能的化学电源， 又称连续电池． 又称连续电池． 氢气、甲醇、天然气、 氢气、甲醇、天然气、 煤气与氧气组成燃料 电池。 电池。
拓 展
三.创 新型燃料电池
氢氧燃料电池 甲烷电池/煤气电池/海水 空气电池 氢氧燃料电池/甲烷电池 煤气电池 海水 空气电池 电池 甲烷电池 煤气电池 海水-空气
新
1.氢氧燃料电池 1.氢氧燃料电池 电极: 电极 Pt制作的惰性电极 制作的惰性电极 （1）若电解质溶液为 ）若电解质溶液为KOH 负极: 负极 2H2 - 4e- + 4OH- ＝4H2O 正极: O2 + 2H2O + 4e- ＝4OH正极 总反应： 总反应：2H2+ O2＝2H2O （2）若电解质溶液为酸性： ）若电解质溶液为酸性： 负极： 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+ 正极: 正极 O2+ 4H+ + 4e- ＝ 2H2O 总反应： 总反应：2H2+ O2＝2H2O
酸性
中性
碱性
燃料电池的规律 燃料做负极， ①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②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， 电极材料一般不参加化学反应 的作用。 的作用。 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： ①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； ②反应产物不断排出 能量转化率高(超过 超过80%)，普通的只有 ③能量转化率高 超过 ，普通的只有30%， ， 有利于节约能源。 有利于节约能源。
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池， 学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池， 你知道电池的其它应用吗？ 你知道电池的其它应用吗？ 化学电池 将化学能转换成电能的装置
电池
太阳能电池 将太阳能转换成电能的装置
原子能电池 将放射性同位素自然衰变时产 生的热能通过热能转换器转变 为电能的装置
铅蓄电池 电池反应
放电
Pb + PbO2 + 2H2SO4
(负极 负极) 负极 (正极) 正 (电解液 电解液) 电解液
充电
2PbSO4 + 2H2O
(白色沉淀) 白色沉淀 白色沉
过程
放电过程
充电过程
负极反应 Pb(铅)→PbSO (硫酸铅) Pb(铅)→PbSO4 正极反应 两电极质量 硫酸溶液 能量转换 能量转换
３.判断电池优劣的标准
符号(A·h/kg)，(A·h/L)］ ， ］ （1）比能量 ［符号 ） 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 符号是W/kg，W/L)] 符号是 ， （2）比功率 [符号是 ） 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 ） 除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、 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。 储存时间长的电池，其质量好。
2.甲烷 氧燃料电池 甲烷-氧燃料电池 甲烷
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极， 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极 KOH溶液中作电极 上分别通甲烷和氧气: 上分别通甲烷和氧气: 负极： 负极：CH4 + 10OH- - 8e正极：2O2 + 4H2O 正极： + 8e＝ CO32- + 7H2O ＝ 8OH-
4.锂电池： 锂电池： 锂电池
锂电池的负极是Li,正极可以是 锂电池的负极是 正极可以是MnO2、CuO、FeS2等 正极可以是 、 、 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相 锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极， 同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。 同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。