化学电源
4.1.2 化学电源(教学课件)—高中化学人教版(2019)选择性必修一(共29张PPT)
2.判断电池优劣的主要标准
(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或 (W·h)·L－1。 (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。 (3)电池可储存时间的长短。
2．把A、B、C、D四种金属浸在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种 原电池，若A、B相连时，阴离子移向A；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、 C相连时，A极减轻；D插入B的盐溶液中有B析出。则四种金属的活泼性顺 序由大到小排列为（ C） A．A>B>C>D B．A>C>B>D C．A>C>D>B D．B>D>C>A
电解质：H2SO4溶液
②充电过程： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 接电源负极
阴极： PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应
阳极：
接电源正极
PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H++ SO42-
A．当有22.4LO2被还原时，溶液中有4mol Li+向多孔碳电极移动 B．可将有机电解液改为水溶液 C．金属锂作正极，发生氧化反应 D．电池总反应为4Li+O2+2H2O=4LiOH
电解液使用非水液态有机电解质：LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基 碳酸酯（DMC）。
反应过程：充电时，Li＋从 钴酸锂 晶体中脱嵌，由 正 极回到 负 极，嵌入石 墨中。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向 正 极，嵌入钴酸锂晶体中，这样在放 电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互 转化。
常见化学电源
5.新型燃料电池
（2）甲醇燃料电池 ） • • • • • • • 碱性介质 碱性介质 正极： 正极： 3O2 + 12e– + 6H2O → 12OH– 负极： 负极： 2CH3OH - 12e– + 16OH – → 2CO32 – +12H2O 总反应式： 总反应式： 2CH3OH + 3O2 + 4OH– = 2CO32 – +6 H2O
• • • • • • •
酸性介质： 性介质： 正极： 正极： O2 + 4H+ +4e¯== 2H2O; 负极： 负极： 2H2-4e-==4H+ 总电池反应： 总电池反应： 2H2+O2=2H2O
5.新型燃料电池
（2）甲醇燃料电池 ） • 直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电 池的一种变种， 池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预 先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳， 先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳，质 子和电子， 子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电 池一样， 池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧 反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。 反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。
• 该电池用取之不尽的海水为电解液，靠空气中 该电池用取之不尽的海水为电解液， 的氧使铝不断氧化而产生电流。 的氧使铝不断氧化而产生电流。1991年，我国 年 首创以铝-空气 海水为能源的新型电池， 空气-海水为能源的新型电池 首创以铝 空气 海水为能源的新型电池，用作 航海标志灯已研制成功。 航海标志灯已研制成功。该电池以取之不尽的 海水为电解液， 海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而 产生电流。这种海水电池的能量比“干电池” 产生电流。这种海水电池的能量比“干电池” 高20～50倍。 ～ 倍 • 1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能 年我国首创以铝－ 年我国首创以铝 空气－ 源的新型海水标志灯，以海水为电解质， 源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空 气中的氧气使铝不断氧化而产生电流， 气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把 灯放入海水中数秒钟，就会发出耀眼的白光。 灯放入海水中数秒钟，就会发出耀眼的白光。
高三化学选择性必修一第2课时 化学电源
多孔石墨电极
以石墨为电极材料
介质
液
态 酸性
电 解
碱性
质 中性
电池反应： 2H2 +O２ = 2H2O
负极反应
正极反应固 传导O2- Nhomakorabea态 熔 融 电
碳酸盐
（正极 同时充
解 入O2和
质 CO2）
探究学习
分析氢氧燃料电池的工作原理，稀硫酸做离子导体， 写出电极反应式。
负极：2H2 - 4e- = 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
负极：2H2+2CO32- -4e- = 2H2O+ 2CO2 正极：O2 + 4e- + 2CO2= 2CO32－
探究学习
除了氢气外，甲烷、甲醇和乙醇等也可用作燃料 电池的负极反应物。氢氧燃料电池是目前最成熟的燃 料电池。
燃料电池的电极不参与反应，电池的正、负极反 应物分别是氧化剂和燃料。燃料电池具有能量利用效 率高、可连续使用和污染轻等优点，已成为一种发展 前景十分广阔的化学电源。
正极：2O2+8e-+4H2O=8OH-
1
-4
+4
CH4+2O2=CO2+2H2O
总：CH4+2O2+2OH-=CO32-+2H2O
小试身手
写出下列甲烷燃料电池的电极反应式：
(1)酸性条件 正极反应式：_2_O__2_＋__8_H_＋__＋__8_e－__=_4_H_2_O___________； 负极反应式：_C__H_4_－__8_e_－_＋__2_H__2_O_=_C__O_2_＋__8_H_＋_____。
化学电源
化学电源的主要性能
电池容量是评价电池性能的重要指标，可通过 放电曲线测定。 电池容量和放电条件相关，放电条件一般指： 放电电流、放电深度、放电形式、放电期间电 池的温度等。
化学电源的主要性能
对给定的电池，由于欧姆内阻和极化内阻的存 在，电池容量、放电电压和电池的使用寿命随放电 电流增加而减小，只有当电池以很小电流放电时才 能接近理论电压和理论容量。
化学电源的主要性能
电池的工作电压（V）： 电池有电流流过时正、负电极的端电压。 它随输出电流的大小、放电深度和温度等变化
而变化。电流流过电池时，会产生电化学极化、
浓差极化和欧姆极化等，使电池的工作电压总低 于开路电势。
化学电源的主要性能
表征电池放电时电压特性的术语： 额定电压：电池工作时公认的标准电压。 如：锌锰电池：1.50V；镉镍电池：1.20V 中点电压：电池放电期间的平均电压。 截止电压：电池放电终止时的电压值，是放电倍率的
化学电源的主要性能
自放电：指电池由于一些自发过程的进行引起的电
池容量的损失。
过充电：对二次电池，若充电时间过长，电池可能
出现过充电，此时会出现新的电极反应，如水的电
解等，会影响电池的寿命。
一般，只要不经常过充电，对电池的性能影响不大。
化学电源的主要性能
电池在贮存和使用过程都会出现自放电，主要原因： 1）不期望的副反应的发生，如铅酸电池的正极发生 2）电池内部变化导致的接触问题； 3）活性物质的再结晶； 4）电池的负极大多数使用活泼金属，可能发生阳极 溶解； 5）无外接负载时电池在电解质桥上的放电。
根据放电倍率的大小分类：
低倍率：<0.5C；
高倍率:3.5-7C；
中倍率：0.5-3.5C；
(完整版)常见化学电源(电极反应式书写)
常见化学电源1、银—锌电池：（电解质溶液：KOH溶液）总反应：Zn + Ag2O=2Ag + ZnO正极:负极:2、Ni—Cd电池：(电解质溶液：KOH溶液)总反应：Cd +2 NiO（OH） + 2H2O=Cd（OH)2 + 2Ni（OH)2正极：负极3、铅蓄电池:（电解质溶液：硫酸）总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O正极：负极4、锌锰干电池(1）酸性(电解质：NH4Cl等）总反应：Zn + 2NH4Cl=ZnCl2 + 2 NH3 + H2正极:负极(2碱性(电解质KOH)总反应式：负极:正极：5、锂电池：（正极材料为LiMnO2）总反应：Li + MnO2=LiMnO2正极：负极6、氢-氧电池：总反应：2H2 + O2=2H2O(1）电解质溶液若为硫酸:正极:________________________________，负极：________________________________（2)电解质溶液若为KOH溶液：正极:________________________________，负极：________________________________7、甲烷电池：(电解质溶液:KOH溶液)总反应：CH4 +2 KOH + 2O2=K2CO3 + 3H2O正极：负极8、乙烷电池: （电解质溶液:KOH溶液）总反应：2C2H6 + 8KOH +7O2=4K2CO3 + 10H2O正极：负极9、甲醇燃料电池（40%KOH溶液）负极：正极：总反应式：10、Fe—Ni电池(爱迪生电池）：(电解质溶液：KOH溶液)总反应：Fe + NiO2 + 2H2O=Fe(OH）2 + Ni(OH）2正极：负极11、铝—空气海水电池:(电解质溶液：海水）总反应：4Al + 6H2O + 3O2=4A l(O H）3正极：负极12、熔融盐电池:（电解质：熔融Li2CO3、Na2CO3）总反应：2CO + O2=2CO2正极：负极13、反应式为：的原电池。
化学电源
判断：
电池工作时，电子由正极通过外 电池工作时，
电路流向负极。 电路流向负极。 错 外电路中每通过 外电路中每通过0.2mol的电子， 的电子， 的电子 锌的质量理论上减少6.5g。对 锌的质量理论上减少 。
随着用电器朝着 小型化、 小型化、多功能化发 展的要求，对电池的 展的要求， 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－ 体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运 而生。 而生。这类电池的重要特征是电解液由原来 的中性变为离子导电性更好的碱性， 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， 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。
锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池， 到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池 下列说法正确的是（ 的总反应为Li 的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ B ） Li是正极 是正极， A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+ Li是负极 是负极， B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+ Li是负极 是负极， C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 – Li是负极 是负极， D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
铅蓄电池
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、 部贮藏在电池内，而是在工作时， 部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外 界输入， 界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
常见化学电源
常见化学电源1、干电池(1)电极负极:Zn 正极:碳棒(2)电解质溶液:NH4Cl(淀粉糊)(3)电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+NH3+H2O 2、铅蓄电池(1)电极材料负极:Pb 正极:PbO2(2)电解质溶液:H2SO4(3)电极反应式负极:Pb -2e-+ SO42-= PbSO4正极: PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O 3、银锌电池（钮扣电池）(1)电极材料负极:Zn 正极:Ag2O(2)电解质溶液:KOH溶液(3)电极反应式负极:Zn -2e-+2OH-= ZnO+H2O正极: Ag2 O+ 2e- + H2O =2Ag + 2OH-3、氢氧燃料电池(1)碱性电解质溶液①电极材料负极:Pt 正极:Pt②电解质溶液:KOH溶液③电极反应式负极:2H2 -4e-+4OH-= 4H2O正极: O2+ 4e- +2H2O =4OH-(2)酸性电解质溶液①电极材料负极:Pt 正极:Pt②电解质溶液: H2SO4溶液③电极反应式负极:2H2 -4e--= 4H+正极: O2+ 4e- +4H+=2H2O5、海水电池(1)电极材料负极:Al 正极:石墨(2)电解质溶液:海水(3)电极反应式负极:Al -3e-=Al3+正极: O2+ 4e- + 2H2O =4OH-6、甲烷燃料电池(1)电极材料负极:Pt 正极:Pt(2)电解质溶液:KOH溶液(3)电极反应式负极:CH4 -8e-+10OH-= CO32-+7H2O 正极: O2+ 4e- + 2H2O =4OH-。
应用电化学---第三章 化学电源
3．电流和反应速率 反应速率等于电流强度，可以直接从电流表 读出。电流的大小，就是充电或者放电速率 的大小。 由于电池存在内阻，当有电流流过时，电池 的放电电压下降，电极上的活性物质来不及 反应，使电池容量的下降。对于电池反应， 能承受的充、放电电流的大小反映了电池反 应的可逆性。为降低电极反映的极化、提高 电池所能承受的电流，电极一般做成多孔扩 散电极。
放电深度：电池放电量占其额定容量的百分 数。 理想的电池在整个放电过程中应该保持一个 恒定的工作电压，但大多数电池只有在较低 的放电深度时才保持平稳的工作电压。 放电深度大时电池能放出较多的容量，但考 虑到电池的工作性能，一般情况下电池放电 深度只为额定容量的20％一40％。
电池放电一段时间后搁臵时，开路电压会 上升。图3.2为电池连续放电和间隙放电时 的放电曲线。依图可见，间隙放电时的容 量要较连续放电时为大。特别当以大电流 放电时，间隙放电会使电池容量有较大的 提高。
给电池外加一负载并接通外电路时，外线 路中有电流通过，电池对外做电功，其工 作电压为：
Rp，RΩ分别是极化内阻和欧姆内阻，E，V 分别使电池电动势和电池工作电压
电池内阻R =Rp + RΩ ，
极化内阻是由于电化学极化和浓差极化而 引起的，所以极化内阻的大小与电极材料 的本质、电池的结构、制造工艺和工作电 流的大小等有关。为降低极化内阻，电极 一般做成多孔电极以提高电极的表面积， 并选择具有高交换电流密度的活性物质。
电池的负极一般选用较活泼的金属，而正 极一般选用金属氧化物，电极材料的选择 和评价原则前面已经介绍，后面还要针对 电池来具体讲授。表3.1列出了电池常用的 一些负极材料的性能。
添加剂：包括能提高电极导电性能的导电剂 (如金属粉和碳粉)、增加活性物质粘结力的 粘结剂(如聚四氟乙烯和聚乙烯)、延缓金属 电极腐蚀的缓蚀剂等。 集电器：由于活性物质通常是构成一种糊状 电极，需要用集电器来作为支持体，集电器 通常是一个金属栅板或导电的非金属棒(如碳 棒)，以提供电子传导的路线，集电器重量应 轻，化学稳定性应好。
应用电化学课件第三章化学电源
要点二
详细描述
质子交换膜燃料电池以质子交换膜为媒介，通过电化学反 应产生电能。在电池中，氢气在阳极被氧化成氢离子和电 子，氢离子通过质子交换膜传递到阴极，与氧气和电子反 应生成水。电子通过外电路传递形成电流，为外部负载提 供电力。质子交换膜燃料电池具有较高的能量密度和效率 ，且工作温度较低，因此被广泛应用于汽车、便携式电源 等领域。
甲醇燃料电池
总结词
甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料，通 过电化学反应产生电能的装置。
VS
详细描述
甲醇燃料电池以甲醇为燃料，通过电化学 反应产生电能。甲醇在阳极被氧化生成甲 醛和电子，电子通过外电路传递形成电流 ，为外部负载提供电力。同时，在阴极上 ，氧气与电子和水反应生成水。
磷酸燃料电池
总结词
磷酸燃料电池是一种以磷酸为电解质，通过 电化学反应产生电能的装置。
应用电化学课件第三章化学 电源
目录
• 化学电源概述 • 一次电池 • 二次电池 • 燃料电池 • 化学电源的应用
01
化学电源概述
定义与分类
定义
化学电源是一种将化学能直接转 化为电能的装置，也称为电池。
分类
根据工作原理和特点，化学电源 可分为一次电池、二次电池、燃 料电池等类型。
工作原理与特点
和充电效率较低，且存在一定的环境污染问题。
镍镉电池
总结词
镍镉电池是一种可充电的二次电池，具有较高的能量密度和自放电率较低的优点，但存在记忆效应和重金属污染 问题。
详细描述
镍镉电池由正极、负极、电解液和隔膜组成，正极为氢氧化镍，负极为镉。在充电过程中，正极上的氢氧化镍发 生还原反应，负极上的镉发生氧化反应。镍镉电池的优点包括较高的能量密度、自放电率较低、可快速充电以及 较好的耐过充过放能力。然而，其存在记忆效应和重金属污染问题，且镉资源有限。
化学电源
铅蓄电池
• Pb——PbO2——H2SO4溶液
负极（Pb）：Pb+SO42-—2e 正极（PbO2）: PbO2+SO42- + 4H++2e
-=PbSO4
-=PbSO4+2H2O
总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O
碱性锌锰电池
• Zn——MnO2——KOH溶液
负极（Zn）:Zn+2OH —2e = Zn(OH)2
化学电源
化学电源的分类
1.一次电池（如干电池）:用过后不能复原 • 例如：干电池—— Zn- Mn普通干电池
2.二次电池（如蓄电池）:充电后能继续使用 • 例如：银锌纽扣电池 铅蓄电池 3.燃料电池：常见的燃料电池有氢氧燃料电 池、甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔 融盐燃料电池等。
氢氧燃料电池
总反应：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
甲醇—空气燃料电池
两极分别通入CH3OH、O2 ；电解质：KOH溶液
负极：2CH3OH+16OH --12e =2CO32-+12H2O 正极：3O2+ 6H2O+12e =12OH
总反应：
2CH3OH+3O2+4OH =2CO32-+6H2O
正极（MnO2）:
2MnO2+2H2O+2e =2MnO(OH)+2OH
总反应： Zn+2MnO2+2H2O= 2MnO(OH)+ Zn(OH)2
甲烷燃料电池
• 两极分别通入CH4、O2 ； 电解质：KOH溶液
负极：CH4+10OH —8e =CO32-+7H2O 正极：2O2+4பைடு நூலகம்2O+8e =8OH
化学电源相关知识点总结
化学电源相关知识点总结化学电源的基本原理是利用化学反应发生电子流动，从而产生电流。
其中最常见的化学电源是化学电池，它是一种将化学能转换为电能的装置。
常见的化学电池有干电池、碱性电池、锂离子电池等。
化学电源的工作原理是通过化学反应来产生电能。
在化学反应中，正极和负极会发生氧化还原反应，产生电子流动。
这些电子流动被引导到外部电路中，从而产生电流。
化学反应的速率和产生的电能取决于正极和负极的化学性质，以及电解质的导电性能。
化学电源的效率取决于多个因素，包括正极和负极的化学性质、电解质的导电性能、电池的设计参数等。
通过优化化学反应和电池设计，可以提高化学电源的能量密度和循环寿命。
化学电源的分类：1. 依据用途分类：（1）电动力源（2）电信号源（3）电热源（4）电光源（5）辅助电源2. 依据化学电源的构造不同方式分类：（1）蓄电池（又称化学电池）（2）燃料电池3. 依据原理或工作方式划分：（1）原电池、二次电池（2）原电池：也称干电池，使用后不能复原；（3）二次电池：使用后可通过外界电源复原；（4）生物电池：利用生物体内基液化学能转移到电能；（5）太阳能电池：利用光能转换为电能；（6）燃料电池：利用化合物的燃烧产生电能；化学电源的组成：1. 正极（正极材料、正极集流体和正极的连接线）2. 负极（负极材料、负极集流体和负极的连接线）3. 电解质（导电道、填液和隔膜）4. 包装（密封部件和外壳）化学电源的工作原理：化学电源是一种化学能转换为电能的装置。
它是通过化学反应来产生电能，并通过外部电路将这种能量输出。
化学电源的工作原理主要是利用正极和负极之间的氧化还原反应，从而产生电子流动。
这种电子流动被引导到外部电路中，从而产生电流。
化学电源的工作过程：1. 正极发生氧化反应，释放出电子，形成氧化物离子；2. 电子沿着外部电路流动到负极；3. 负极发生还原反应，接受电子，形成还原物质；4. 正极和负极之间的离子通过电解质进行传递，完成氧化还原反应；5. 通过外部电路流动的电子和离子重新结合，形成原料，化学反应再次开始。
化学电源
二、化学电池 普通锌锰干电池 一次电池 碱性锌锰电池 银锌纽扣电池 铅蓄电池
化学电源 二次电池 银锌蓄电池
锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池等
1. 银锌钮扣电池 电极分别为Ag2O和Zn
电解质溶液为KOH 负极：Zn +2OH－-2e- =Zn(OH)2
正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－ 总反应： Zn+Ag2O+H2O=Zn(O，在电池内部担 负着传递正负极之间电 荷的作用
对电解质的要求是
• 1） 稳定性强，因为电解质长期保存在电池 内部，所以必须具有稳定的化学性质，使 储藏期间电解质与活性物质界面的电化学 反应速率小，从而使电池的自放电容量损 失减小； 2） 比电导高，溶液的欧姆压降小，使电池 的放电特性得以改善。对于固体电解质， 则要求它只具有离子导电性，而不具有电 子导电性。
化学电源
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化学电源俗称电池，是一种能将化学能 直接转变成电能的装置，它通过化学反 应，消耗某种化学物质，输出电能。常 见的电池大多是化学电源。它在国民经 济、科学技术、军事和日常生活方面均 获得广泛应用。
化学电源在实现能量的转换过程 中，必须具有两个必要的条件：
一. 组成化学电源的两个电极上进行的氧 化还原过程，必须分别在两个分开的区 域进行，这一点区别于一般的氧化还原 反应。 二. 两电极的活性物质进行氧化还原反应 时所需电子必须由外线路传递，这一点 区别于金属腐蚀过程的微电池反应。
电池外壳
• 电池外壳作为容器，应耐腐蚀，具有一定 的强度
3．工作原理(以锌—铜原电池为例，如图所示)
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向
负极 Zn ____ Zn→Zn2＋＋2e－ __________________
化学电源知识点汇总总结
化学电源知识点汇总总结一、化学电源的基本概念和原理化学电源是利用化学反应产生的电能的装置，也称为化学电池。
化学电源的原理是通过化学反应将化学能转化为电能，从而产生电流。
化学电源主要包括化学电池和燃料电池两种类型。
1. 化学电池化学电池是一种将化学能转化为电能的装置，它由正极、负极和电解质组成。
正极和负极之间通过电解质隔膜隔开，当正极和负极连通时，化学反应发生，产生电流。
化学电池的工作原理是在正负极之间发生氧化还原反应，从而产生电流。
2. 燃料电池燃料电池是一种利用氢气或其他可燃气体与氧气进行氧化还原反应产生电能的装置。
燃料电池的工作原理是通过将氢气与氧气在催化剂的作用下进行反应，产生电流。
二、化学电源的分类化学电源主要包括化学电池和燃料电池两种类型，根据不同的工作原理和应用领域可以进一步进行分类。
1. 原电池和二次电池原电池是一次性使用的化学电池，其化学反应发生后无法逆转。
二次电池则是可以重复充放电的化学电池，例如铅酸蓄电池和锂离子电池等。
2. 燃料电池的类型燃料电池可以根据使用的燃料和氧化剂的不同进行分类，常见的燃料电池包括氢氧燃料电池、甲醇燃料电池、固体氧化物燃料电池等。
三、化学电源的应用化学电源作为一种高效的能源转化装置，广泛应用于各个领域。
1. 电动汽车随着环保意识的提高，电动汽车逐渐成为替代传统燃油车的首选。
电动汽车采用电池组作为动力来源，其中包括锂离子电池、镍氢电池等。
2. 便携式电子设备化学电源被广泛应用于便携式电子设备，例如手机、笔记本电脑、数码相机等。
这些设备通常采用锂离子电池或锂聚合物电池。
3. 家用电器化学电源也被应用于一些家用电器，例如手提吸尘器、电动工具、无线电话等。
这些设备通常采用镍镉电池、镍氢电池等。
4. 航空航天领域燃料电池在航空航天领域有着广泛的应用前景，可以用于飞机、无人机和宇宙飞船等。
5. 新能源领域燃料电池也被广泛应用于新能源领域，例如太阳能和风能的储能系统，通过燃料电池将太阳能和风能转化为电能。
化学与物理电源
化学与物理电源一、化学电源化学电源是一种通过化学反应产生电能的装置，广泛应用于日常生活和工业生产中。
常见的化学电源有干电池和蓄电池。
干电池是一种便携式化学电源，内部由正负极、电解质和隔离膜等组成。
当外部电路连接到干电池上时，化学反应开始进行，正极的金属离子向负极移动，产生电流。
干电池的优点是体积小、重量轻、使用方便，适用于移动设备和小型电子产品。
然而，干电池的能量密度较低，不能充电，使用寿命有限。
蓄电池是一种可充电的化学电源，内部由正负极、电解质和隔离膜等组成。
蓄电池与干电池类似，但在电解质中添加了可逆反应物质，可以通过外部电源反向充电。
蓄电池的优点是能够重复充放电，使用寿命较长。
蓄电池广泛应用于汽车、太阳能电池板等领域。
二、物理电源物理电源是一种通过物理现象产生电能的装置，常见的物理电源有太阳能电池和风力发电机。
太阳能电池是利用光电效应将太阳能转化为电能的装置。
太阳能电池由多层半导体材料组成，当阳光照射到太阳能电池上时，光子激发半导体中的电子，使电子从价带跃迁到导带，形成电流。
太阳能电池的优点是清洁环保、可再生，适用于户外照明和太阳能发电系统。
风力发电机是利用风能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能的装置。
风力发电机由风轮和发电机组成，当风力推动风轮转动时，发电机内的线圈产生感应电流，形成电能。
风力发电机的优点是可再生、无污染，适用于大型发电场和离网发电。
总结：化学电源和物理电源都是人们日常生活和工业生产中不可或缺的能源装置。
化学电源通过化学反应产生电能，包括干电池和蓄电池；物理电源通过物理现象产生电能，包括太阳能电池和风力发电机。
不同的电源具有各自的优点和适用范围，为人类的生活和工作提供了便利和可持续的能源支持。
常见化学电源及工作原理
常见化学电源及工作原理1．一次电池(1)碱性锌锰干电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
(3)锂电池Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。
其中负极材料是Li，电极反应式为4Li－4e－===4Li＋，正极反应式为2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－。
2．二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。
总反应为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放电2PbSO4(s)＋2H2O(l)。
充电特别提醒可充电电池充电时原来的负极连接电源的负极作阴极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
3．氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，分为酸性和碱性两种。
种类酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O(1)碱性锌锰干电池是一次电池，其中MnO2是催化剂，可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长(×)错因：MnO2是正极反应物，不是催化剂。
(2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应(×)错因：可充电电池放电时是自发的原电池反应，充电时是非自发的电解池反应，条件不同。
(3)二次电池充电时，二次电池的阴极连接电源的负极，发生还原反应(√)(4)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应式为2H2－4e－===4H＋(×)错因：碱性环境下负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。
化学电源
化学电源化学电源(Battery)：又称电池，是将氧化-还原反应的化学能直接转变为电能的装置。
化学电源对外电路供给能量的过程称为放电(discharge)过程，反之则称为充电(charge)过程。
化学电源的分类¾原电池：又称为一次电池，放电后不能用充电的方式使之复原。
¾蓄电池：又称为二次电池，充电后可使之复原，能多次充放电，循环使用。
¾储备电池：在储存期内电极活性物质不与电解质接触，或电解质处于固态；使用时借助动力源或水作用于电解质使电池激活。
¾燃料电池：¾电化学电容器：任何化学电源都包括四个基本部分：电极(正极和负极)、电解质、隔膜和外壳化学电源的原理对于化学电源来说，电池反应的自由能变化是电能的来源。
由能斯特公式计算出的是平衡状态下的电动势。
由于极化作用，电池放电时的电压总是低于其平衡电动势。
Typical discharge curve of a battery活化极化：与发生在电极/电解质界面上的电化学氧化还原反应的动力学因素有关。
欧姆极化:与单个电池组件的电阻及电池组件之间连接问题产生的电阻相关联。
浓度极化：取决于电池工作时物质传输的限制。
电池的电性能和储能性能实用的电池对电性能、储存性能、机械性能、密封性能以及几何形状都有一定的要求，而首要的是具有良好的电性能和储存性能。
¾开路电压和工作电压没有通电时电池的电压称为开路电压，等于两电极之间的电位差。
只有可逆电池的开路电压才等于电池电动势，一般电池的开路电压总小于电池的电动势。
开路电压取决于正、负极材料的本性、电解质和温度。
工作电压又称闭路电压，是指电池有电流流过时的端电压，它随输出电流的大小、放电深度和温度等变化而变化。
当有电流流过电池时，会产生电化学极化、浓差极化和欧姆极化等，使得电池的工作电压总低于开路电压。
z额定电压：是指电池工作时公认的标准电压。
z中点电压：是指电池放电期间的平均电压。
第06讲 化学电源(教师版)
一、化学电源的分类与优劣判断1. 分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。
2. 优劣判断（1）比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)/kg 或(W·h)/L 。
（2）比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W/kg 或W/L 。
（3）电池可储存时间的长短。
二、一次电池（干电池）一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。
常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。
1. 普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。
其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。
这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
总反应Zn + 2MnO 2 + 2NH 4+ === Zn 2+ + 2MnO(OH) + 2NH 3↑第06讲 化学电源知识导航知识精讲2. 碱性锌锰干电池用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。
Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)23. 纽扣式锌银电池锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池Zn+Ag2O+ H2O === Zn(OH)2+2Ag三、二次电池有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。
这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。
常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。
1. 铅蓄电池Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O正极充电总反应2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2SO42- 阴极PbSO4＋2e－===Pb＋ SO42-阳极PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ SO42-2. 锂离子电池工作原理Li1-x CoO2 + Li x C6 LiCoO2 + 6C放电总反应Li1-x CoO2 + Li x C6 === LiCoO2 + 6C 负极正极充电总反应LiCoO2 + 6C === Li1-x CoO2 + Li x C6阴极阳极三、燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。
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正极：NiO2+2e +2H2O=Ni(OH)2+2OH
-
-
-
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
4、镍氢电池
练习1：镍氢电池可以取代会产生镉污染的镉镍电池。 氢镍电池的总反应是
CD 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是 A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被还原 D．电池放电时，H2是负极
H2 O 此时电池内总的反应式: CH4 CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
，
O2
KOH溶液
。
2、固体燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负 2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O 极
正 极 负 极
O2 + 4e-= 2O2－ 2H2 - 4e- = 4H+
正 O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 极
②充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 +2e- =Pb + SO42-
还原反应
接电源正极 阳极： PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42- 氧化反应
充电过程总反应： 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
一、化学电源的分类 普通锌锰干电池 一次电池
（干电池最常见）
碱性锌锰电池
银锌纽扣电池
化学电源
铅蓄电池
二次电池
（充电电池、 蓄电池）
银锌蓄电池
锂离子电池 氢氧燃料电池
燃料电池
一、一次电池(干电池)
1.普通电池
锌筒
石墨棒
• 石墨棒是正极，在石墨棒周围填满 MnO2和炭黑的混合物，并用离子可以 通过的长纤维纸作隔膜；在隔膜外是调 成糊状的氯化铵，作为电解质溶液；锌 筒为干电池外壳，它作为负极。 锌筒(负极)： Zn(s) - 2e- = Zn2+(aq) • 碳棒(正极)：2MnO2+2NH4++2e=Mn2O3+ 2NH3+H2O
5、锂离子电池
练习2：(06江苏)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池， 该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的 电极反应式为：负极：C6Li－xe-=C6Li1-x＋xLi+ （C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料） 正极：Li1-xMO2＋xLi+＋xe-=LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金 属氧化物） 下列有关说法正确的是 A．锂离子电池充电时电池反应为
五、电池的污染和回收
1.电池中含有大量的重金属、酸、碱等物质
2.一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水， 相当于一个人一生的饮水量 一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地 失去利用价值，并造成永久性公害。
3.电池的回收
3、熔融盐燃料电池
练习4、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，
因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混 合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混 合气为阴极燃气，制得在650℃下工作的燃料电 池，完成有关的电池反应式： 负极反应式：2CO+2CO32- —4e-=4CO2
O2+4e-+2CO2=2CO32正极反应式： 2CO+O2=2CO2
写出放电时的电极反应式。
-+2OH-=Zn(OH) 负极：Zn-2e
2 2 2
-+H O=2Ag+2OH正极：Ag O+2e
3、镍镉电池
负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH溶液。 反应式如下：
放电
NiO2+Cd+2H2O
-
充电
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
写出放电时的电极反应式。
pH变化 负极：减小 正极：增大
优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器等
三、二次电池（充电电池、蓄电池）
1、铅蓄电池
①放电过程
负极：Pb + SO42- -2e- =PbSO4 氧化反应
正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O
还原反应 放电过程总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
BD
C6Li＋Li1－xMO2=LiMO2＋C6Li1－x B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂 所消耗的质量最小 C．锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D．锂离子电池充电时阴极反应为 C6Li1－x＋xLi+＋xe-=C6Li
燃料电池汽车
燃料电池汽车
四、燃料电池： 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能 直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲 醇、氨、煤气燃料电池……） 1、氢氧燃料电池 中性 负极: 2H2-4e-==4H+ 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：（金属棒）
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
3、银锌钮扣电池
负极： Zn +2OH－-2e- =ZnO+H2O 正极： Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－ 总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
下列说法错误的是 （
C
）
A 电池工作时，锌失去电子
B 电池正极的电极反应式为： 2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D 外电路中每通过02 mol电子，锌的质量理论上减小 65 g
可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以 NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负 极，空气电极为正极。下列说法正确的是( A) A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时， 正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为： Al＋3OH－－3e－＝Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程 中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向 负极
总反应式：
4、海水电池
5、1991年我国首创以铝、空气、海 水电池为能源的新型海水标志灯已经研 制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠 空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要 把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪 光，其能量比干电池高20到50倍。运 用所学的化学知识，推测该新型电池两 极上可能发生的电极反应。 负极 4Al-12e-=4Al3+ 正极
NH4Cl、ZnCl2 • 和 H2O等
MnO2和C
普通锌-锰干电池的结构
• 电池总反应为：
Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2++Mn2O3 + 2NH3 + H2O
优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。
2、碱性锌-锰干电池
电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极：（Zn）
第二单元 化学能与电能的转化 课题二
化学电源
形形色色的电池
A
Cu Zn
H2 O
a极 b极
稀H2SO4
CH4
O2
KOH溶液
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
用于“神六”的太阳能电 池
笔记本电脑专用电池 手机专用电池
摄 像 机 专 用 电 池
各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
放电
优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉 缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境
其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂离子电 池……
2、银锌蓄电池
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞 合金，电解质溶液KOH溶液。反应式为： 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电
酸性电解质： 负极： 2H2-4e-==4H+
正极： O2+4H++4e-==2H2O
总反应：2H2+O2==2H2O 碱性电解质 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH总反应: 2H2+O2==2H2O
使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI
练习3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用 方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往 往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写 a b 出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池 中a极的电极反应式： CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O
3O2+6H2O+12e-=12OH-
总反应式： 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3
练习1: 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而 得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液， 电流总反应式为： Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s