.常见化学电源2-燃料电池
课时6.2.2 化学电源-高一化学必修第二册(新教材人教版)
化学电源【学习目标】1、知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点、组成和工作原理2、会正确书写燃料电池的电极反应【主干知识梳理】一、常见的化学电源1、化学电源的概念：将化学能转化为电能的装置2、化学电源的分类：一次电池、二次电池、燃料电池(1)一次电池：一次电池的特点是活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗一定程度后，就不能再重复使用。
即：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。
常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池①酸性锌锰干电池结构酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质电极反应负极Zn－2e－===Zn2＋正极2MnO2＋2NH＋4＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O总反应Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O缺陷酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀改进措施a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池②碱性锌锰干电池结构碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液电极反应负极Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正极2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2特点比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电③锌银电池电极反应负极Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2正极Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－总反应Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag特点比能量大、电压稳定、储存时间长(2)二次电池：充电电池又称二次电池。
充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。
常见化学电源及电极反应式的书写
常见化学电源及电极反应式的书写一、常见化学电源：（大体可分为三类）1、燃料电池：（1）氢氧燃料电池：2H2+O2=2H2O当电解质溶液呈酸性时；负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4e-+4H+=2H2O当电解质溶液呈碱性时；电解质溶液为KOH溶液，负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O 正极：O2+4e-+2H2O=4OH-（2）甲烷燃料电池：用金属铂作电极，用KOH溶液作电解质溶液。
负极：CH4+ 10 OH--8e-==CO3 2- +7H2O 正极：2O2+ 4H2O +8e- == 8OH-总反应式为：CH4+ 2O2+2KOH==K2CO3+ 3H2O用酸液作电解质溶液负极：CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+ 正极：2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O总反应:CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O（3）甲醇燃料电池：强碱作为电解质溶液负极：2CH4O + 16OH--12e-==2CO3 2- +12H2O 正极：3O2+ 6H2O +12e- == 12OH-总反应式为：2CH4O + 3O2+4OH-==2CO3 2- + 6H2O（4）熔融盐燃料电池：该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，负极：2CO+2CO3 2- -4e-==4CO2正极：O2 + 2CO2+4e- ==2CO3 2-总反应式为：2CO +O2==2CO2（5）固体氧化物燃料电池：固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。
负极：2H2+ 2O2--4e- = 2H2O 正极：O2+4e- = 2O 2-总反应式为：2H2 + O2= 2H2O2、蓄电池：（1）铅蓄电池： Pb和PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液。
负极：Pb+SO4 2- -2e- = PbSO4正极：PbO2+4H++ SO4 2- +2e- = PbSO4+2H2O 总反应式为：Pb+ PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O（2）碱性镍—镉电池该电池以Cd和NiO(OH) 作电极材料，NaOH作电解质溶液。
高中化学人教必修二教师用书：第二章 第二节 第2课时 发展中的化学电源 Word含解析
第2课时 发展中的化学电源1．了解常见的化学电源。
2．理解燃料电池的工作原理。
1．干电池最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次性电池，放完电后不能再使用。
(1)锌锰电池⎩⎪⎨⎪⎧ 正极：石墨棒负极：锌筒电解质：NH 4Cl(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质NH 4Cl 换成湿的KOH ，并在构造上作了改进。
2．充电电池充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
(1)铅蓄电池：正极材料为PbO 2，负极材料为Pb ，电解质溶液为H 2SO 4溶液。
(2)镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH 。
(3)锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3．燃料电池(1)原理利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。
(2)与其他电池的区别由外设装备提供燃料和氧化剂，且电极材料不参与反应等。
4．废旧电池中含有汞、镉、铅等大量毒性很强的重金属，随意丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。
并通过食物链对人体健康造成威胁和危害。
因此，要把废旧电池回收到指定的地点进行再处理。
1．对化学电源的叙述正确的是()A．化学电源比火力发电对化学能的利用率高B．最早使用的化学电池是铅蓄电池C．化学电源均是安全、无污染的D．化学电源是指可充电电池解析：火力发电其能量转化率不如化学电源能量转化率高，A项正确；最早使用的化学电池是锌锰电池，最早使用的充电电池是铅蓄电池，B项错误；化学电源一般较安全，但含重金属的电源如果随意丢弃，将会给环境带来严重的污染，C项错误；有些化学电源是可充电电池，如铅蓄电池，有些是不可充电的电池，如干电池，D项错误。
答案：A2．锌空气电池具有蓄电量大、充电循环次数多等优点。
下列有关说法错误的是()A．电池放电时Zn电极逐渐溶解B．石墨为正极C．电子由石墨经导线流向Zn片D．电池放电时实现了化学能向电能的转化解析：A项Zn为负极，碱性条件下被氧化为ZnO2－2而溶解，正确；B项石墨为正极，正极上O2得电子被还原，正确；C项电子由负极(Zn)经导线流向正极(石墨)，错误；D项电池放电是化学能转化为电能，正确。
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。
燃料电池和普通化学电源的区别
燃料电池和普通化学电源的联系
•
•
都是通过氧化还原反应供应电能的电化学装置
组成类似，由正负极电极和电解质组成
中性锌锰电池和碱性锌锰电池性能差别的 原因
活性材料 中性 正极活性物质是天然二 氧化锰，负极是片状锌 正极完全采用电解二氧 化锰，负极是粉状锌 电解液 是NH4Cl + ZnCl2 溶液 KOH水溶液 电池结炭”式反极结构， 与锰环接触的钢壳壳体为 正极，插入锌膏中的集流 体为负极
碱性
碱性锌锰电池放电性能与普通锌锰电池相 比有下列特点
•
• •
内阻小，能在重负荷下连续工作的同时维持较高的稳定电压；
MnO2利用率高，同体积相比较，其电荷量比纸板电池大一倍左右； 储存期内自放电率小，一般储存3年仍能保持原有电荷量的85%,寿命较长；
•
低温性能好，在-20℃能输出常温电荷量的25%,轻负荷下还能在更低的温 度下工作；
燃料电池和普通化学电源的区别
工作原理 燃料电池 普通化学电源 能量转换装置 能量储存装置 反应物 外部 内部 寿命 无限制 反应物数量限制 电极 稳定 消耗
燃料电池本身电极不包含活性物质，只是一个催化转化 原件。工作时，燃料和氧化剂连续由外界供应，在电极 上不断反应，生成物不断被排除，由此提供电能。一般 电池的活性物质贮存在电池内部，随着电池工作活性物 质会损耗，是一个能量储存装置，电池寿命受到活性物 质数量的限制。
日常生活中常见的化学电源
日常生活中常见的化学电源原电池是一种将化学能转变为电能的装置，而化学电源则是一种实用的原电池。
化学电源品种繁多，大体可分为三类：1.一次电池（1）锌锰电池—干电池普遍用在手电和小型器械上的干电池，外壳锌片作负极，中间的碳棒是正极，它的周围用石墨粉和二氧化锰粉的混合物填充固定，正极和负极间装入氯化锌和氯化铵的水溶液作为电解质，为了防止溢出，与淀粉制成糊状物。
其电极反应式为：负极：Zn-2e- == Zn2+正极：2 NH4++2e-=2NH3↑+H2↑产生的NH3和Zn2+作用：Zn2++4NH3 = [ Zn(NH3)4]2+产生的H2和MnO2作用：H2+2MnO2 = Mn2O3+H2O总反应式为：2Zn+4MnO2+4NH4Cl== [Zn(NH3)4]Cl2+ ZnCl2+2Mn2O3+ 2H2OZn+2MnO2+2 NH4Cl== Zn(NH3)2Cl2+ 2MnO(OH)或Zn+2 NH4+= Zn2++2NH3↑+H2↑电池中MnO2的作用是将正极上NH4+还原生成的H2氧化成为水，以免产生H2附在石墨表面而增加电池内阻。
由于反应中锌筒不断消耗变薄，且有液态水生成，故电池用久后会变软。
新制干电池的电动势为1.5V，这样的干电池是“一次”电池，不能充电再生。
（2）银锌电池—钮扣电池钮扣电池最常见的为微型的Ag—Zn电池，它用不锈钢制成一个由正极壳和负极壳盖组成的小圆盒。
盒内靠正极壳一端充由Ag2O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充Zn—Hg合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH。
该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。
其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。
其电极反应式为：负极：Zn+2OH--2e- == ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-==2Ag+ 2OH-总反应式为：Zn+ Ag2O== ZnO+2Ag（3）高能电池—锂电池该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。
2025届高考化学复习第35讲原电池常见化学电源
第35讲原电池常见化学电源1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2．正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。
3．了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。
考点一原电池的工作原理及应用1.概念：把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。
(2)二看两电极：一般．．是金属活动性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路：形成闭合回路的三个必要条件①电解质溶液；②两电极直接接触或通过导线连接；③两电极插入电解质溶液。
3．工作原理(以铜锌原电池为例)【师说·助学】装置Ⅰ、Ⅱ的比较①盐桥作用：a.连接内电路形成闭合回路。
b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。
②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定。
4．原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性_的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的_而受到保护。
(4)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
【易错诊断】判断正误，错误的说明理由。
1．理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池：_。
2．在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生：_。
3．两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极：_。
4．一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高：_。
【教考衔接】典例[2021·广东卷，9]火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。
该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时，下列说法正确的是()A．负极上发生还原反应B．CO2在正极上得电子C．阳离子由正极移向负极D．将电能转化为化学能听课笔记【师说·延伸】原电池正、负极判断的一般方法【对点演练】考向一电极的判断及电极反应式的书写1．(1)由组成原电池的电极材料判断。
化学电源的类别
化学电源的类别
化学电源是一种将化学能转化为电能的装置。
根据其化学反应方式和电极材料的不同，化学电源可以分为多种类别。
一、原电池：原电池是指利用不可逆化学反应的化学电池，如干电池和锌碳电池等。
二、可充电电池：可充电电池是指可以通过外部电源进行反向充电的化学电池，如镍镉电池和镍氢电池等。
三、燃料电池：燃料电池是指通过氧化还原反应将燃料和氧气转化为电能的化学电池，如氢燃料电池和甲醇燃料电池等。
四、太阳能电池：太阳能电池是指通过半导体材料的光电作用将太阳光转化为电能的化学电池，如硅太阳能电池和染料敏化太阳能电池等。
五、生物燃料电池：生物燃料电池是指通过微生物催化将生物质能转化为电能的化学电池，如微生物燃料电池和葡萄糖燃料电池等。
化学电源具有高能量密度、长寿命、环保等优点，在现代生活和工业生产中得到广泛应用。
- 1 -。
高中化学——化学电源
配电荷的等号另一边配水
配
对
CH4
O2
根据溶液环境定离子 配 电
等
4水 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2
得失电子看不见 定 荷
KOH溶液
全靠化合价来体现 得 失
3 CH4-8e-+10OH-=CO32-
写总方程式，找反应物和 电
产物
写
1 负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O总 反 应
3 .
优点
供燃料和氧化剂。
清洁、安全、高效(燃料利用率超过80%), 环境友好。
四步走暴击电极反应式
03 燃料电池的一般套路（甲烷酸性燃料电池）
配电荷的等号另一边配水
配
对
CH4
O2
根据溶液环境定离子 配 电
等
4水 CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
得失电子看不见 定 荷
HCl溶液
全靠化合价来体现 得 失
B.放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极
C.放电时，化学能完全转化为电能
D.放电时，F－向正极移动
03
镁铝原电池——稀硫酸or氢氧化钠
稀硫酸or 氢氧化钠
配电荷的等号另一边配水
配
对
根据溶液环境定离子 配 电
等
水4
得失电子看不见 定 荷
全靠化合价来体现 得 失
3
写总方程式，找反应物和 电
产物
写 总
优点：不会破裂漏液，效能高
溶液变红色 二次电池（铅酸蓄电池） 放电 SO ＋H O ⇌H SO 总反2应：Pb ＋ PbO22＋2H2SO4 2PbS2O4 ＋2H2O 3 充电（难溶于水）
各种化学电源
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金， 石墨，负极盖填充锌汞合金 盖填充锌汞合金， 正极壳填充Ag 壳填充 电解质溶液KOH 反应式为： KOH。 电解质溶液KOH。反应式为： 充电 Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2 放电 写出放电时的电极反应式。 写出放电时的电极反应式。 电极反应式
（4）锂电池 ）
负极材料： 负极材料：Li ， 正极材料：涂有MnO 正极材料：涂有MnO2 电解质： 电解质：非水性电解质 总反应式（之一）： 总反应式（之一）： 锂电池
Li+MnO2
充电 放电
LiMnO2
写出放电电极反应式。 写出放电电极反应式。 电极反应式
小
结
由化学方程式书写电极反应式： 由化学方程式书写电极反应式： 氧化反应和 的物质， ①找出氧化反应和还原反应的物质，确 找出氧化反应 还原反应的物质 正负极反应的物质； 定正负极反应的物质； ②利用电荷守恒分别写出电极反应式； 利用电荷守恒分别写出电极反应式； 电荷守恒分别写出电极反应式 ③验证：两电极反应式相加所得式子和 验证： 原化学方程式相同，则书写正确。 原化学方程式相同，则书写正确。
2.通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分， 2.通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分， 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分 装有一定数量的锌块，请解释原因。 装有一定数量的锌块，请解释原因。
绿色电池种种
迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、 迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使 用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相 用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相 同的工作电压(12 (12伏 但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢 稀土合金或TiNi 同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢 负极活性物质，取代了致癌物质镉， 材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一种 绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极， 系由碳作负极 绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧 正极和有机电解质构成，其工作电压为36 36伏 化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。 个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱 锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的， 是在碱性锌锰原电池 锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用了 无汞化的锌粉及新型添加剂， 无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电 特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用 利用P 特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P— 光电效应， 满足用户需要。 结的光电效应 N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户需要。 这种发电具有无需燃料、无污染、 噪声、运行简单可靠、 这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、 减少维护、建设周期短等特点， 减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域 广泛采用。 广泛采用。
常见化学电源及电极反应式的书写
常见化学电源及电极反应式的书写—、常见化学电源：（大体可分为三类）1燃料电池：（1）氢氧燃料电池：2f+Q=2HO当电解质溶液呈酸性时；负极：2Ha-4e-=4H 正极：Q+4e-+4l4=2HO当电解质溶液呈碱性时；电解质溶液为KOH溶液，负极：2H2-4e-+4OH=4HO 正极：Q+4e+2H2O=4OH（2）甲烷燃料电池：用金属铂作电极，用KOH溶液作电解质溶液。
负极：CH I + 10 OH -8e-==CO3 - +7H2O 正极：2Q + 4H2O +8e- == 80H总反应式为：CH + 2O2 +2KOH==CO+ 3fO用酸液作电解质溶液负极：CH + 2H 2O - 8e- = CO 2 + 8H+ 正极：2O + 8H+ + 8e- = 4H 2O总反应:CH4 + 2O 2 = CO2 + 2H2O（3）甲醇燃料电池：强碱作为电解质溶液负极：2CHO + 16OH -12e-==2CO3 - +12H2O 正极：3O2 + 6H2O +12e- == 12OH2总反应式为：2CHO + 3O +4OH-==2CO - + 6fO（4）熔融盐燃料电池：该电池用Li 2CQ和的N Q CO熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气, 空气与CO的混合气为阴极助燃气，2 _____________________________________________________ 2负极：2CO+2CO- -4e-==4CO 2 正极：Q+ 2CO+4e- ==2CO -总反应式为：2CO +Q ==2CO（5）固体氧化物燃料电池：固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。
図3负极：2f + 2O2--4e- = 2H2O 正极：Q +4e- = 2O -总反应式为：2 Hz + Q2 = 2fO2、蓄电池：(1)铅蓄电池：Pb和PbO2作电极材料，HSQ作电解质溶液。
各类型的化学电源
• 阿波罗号宇宙飞船用的就是氢燃料电池， 其负极是多孔镍电极，正极为覆盖氧化 镍的镍电极，用ＫＯＨ溶液作为电解质 溶液。在负极通入Ｈ2，正极通入Ｏ2， 电极反应如下： • 负极：2Ｈ2－4ｅ＋4ＯＨ－＝4Ｈ2Ｏ • 正极：Ｏ2＋2Ｈ2Ｏ＋4ｅ＝4ＯＨ－ • 电池反应：2Ｈ2＋Ｏ2＝2Ｈ2Ｏ
• 燃料电池的重要意义是把化学能直接转换成电能。
德研制成有机太阳能电池
• • 德国多家科研机构最近宣布合作研制成功了以普通有机聚合物为核心的太阳能 电池。 目前的太阳能电池主要依靠硅或稀有金属合金制成的面板实现光电转换， 其昂贵的价格妨碍了太阳能电池的普及。德国奥尔登堡大学、德累斯顿大学、 弗劳恩霍夫太阳能研究所等科研机构发现，普通ＰＶＣ聚合塑料颗粒就可以实 现光电转换。 研究人员发现，当聚合塑料粒子受阳光照射的时候，其表面碳原子的电子 振动明显加快，振幅加大，但返回碳原子轨道的速度却慢得多，这样在若干微 秒的时段内就形成了“电子－空穴对”。 为了使这种“电子－空穴对”形成电流，研究人员制成了一个“夹层”， 它一面是金属铝，另一面是锌－铟金属氧化物，中间填充塑料粒子。这样的 “夹层”本身在两层之间就存在电场，聚合塑料粒子起到了绝缘层的作用。但 是当阳光照射的时候，由于聚合有机物的碳原子产生“电子－空穴对”，带负 电的电子向铝金属层流动，而带正电的“空穴”向锌－铟金属氧化物层流动， 结果就形成了电流。 领导该项研究的弗拉基米尔· 迪亚科夫称，有机太阳能电池板目前能产生 ８００毫伏的电压和每平方厘米５毫安的电流，稳定的光电转换效率约为２％。 他说，这种电池产生的电流是硅太阳能电池板的五分之一至八分之一，但经过 改进后可提高１０倍。目前研究人员正在设法提高有机太阳能电池的工作稳定 性。
• 三星SDI燃料电池项目预算大约为1,000万美元，共有40名研究人员。2005 年7月，三星SDI曾宣称开发出丁烷供能的燃料电池，用于家庭中突然停电 后的紧急供电。
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-燃料电池、高能电池、海洋电池和锂电池的相关知识
燃料电池、高能电池、海洋电池和锂电池的相关知识雅风追云整 理一、化学电源和燃料电池的概念1．化学电源：又称化学电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置。
这种装置通过化学反应，消耗某种或几种物质，输出电能。
2．燃料电池：燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置。
因为原料都是燃料和氧气，燃料和氧气发生化学反应的产物与相应的燃料燃烧的产物相同，即化学方程式相同，所以称为燃料电池。
3．高能电池：具有高的“比能量”和高的“比功率”的电池称为高能电池。
所谓“比能量”和“比功率”是指电池的单位质量或单位体积计算电池所能提供的电能和功率。
因为电池的体积小，产品形状象纽扣，也称为“纽扣”电池。
4．海洋电池：以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。
1991年，由中国首创。
5．锂电池：锂电池(Lithium battery)是指电化学体系中含有锂元素(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物等)的电池。
二、化学电源的分类和燃料电池的分类1．化学电源的种类：(1)按照其使用性质可分为四类：干电池、蓄电池、燃料电池、锂电池。
(2)按电池中电解质性质分为：碱性电池、酸性电池、中性电池。
2．燃料电池的分类：(1)按电解质种类，燃料电池(Fuel Cell简称FC)分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等。
其中属于碱性燃料电池的只有AFC一种，而其余的燃料电池属于酸性燃料电池或中性燃料电池。
(2)按燃料类型，燃料电池(Fuel Cell, FC)分为氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等。
(3)按工作温度，燃料电池(Fuel Cell, FC)分为低温型(温度低于200℃)、中温型(温度为200～750℃)、高温型(温度高于750℃)。
(4)按结构类型，燃料电池(Fuel Cell, FC)分为管状燃料电池、平板型燃料电池和单片型。
常见化学电池类型
常见化学电池类型一、常见的化学电源原电池是一种将化学能转变为电能的装置，而化学电源则是一种实用的原电池。
化学电源品种繁多，大体可分为三类：1、燃料电池：又称连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如H2、CH4等作为负极反应物质，以O2作为正极反应物质而形成的。
燃料电池体积小、质量轻、功率大，是正在研究的新型电池之一。
（1）氢氧燃料电池主要用于航天领域，是一种高效低污染的新型电池，一般用金属铂（是一种惰性电极，并具有催化活性）或活性炭作电极。
其电极反应式为：（40%的KOH溶液作电解质溶液）负极：2H2 + 4OH--4e- = 4H2O正极：O2 + 2H2O +4e- = 4OH-总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O（酸性溶液做电解质溶液）负极：2H2 --4e- = 4H+正极：O2 + 4H+ +4e- = 4H2O（2）甲烷燃料电池用金属铂作电极，用KOH溶液作电解质溶液。
其电极反应式为：负极：CH4 + 10 OH- -8e-==CO3 2- +7H2O 正极：2O2 + 4H2O +8e- == 8OH-总反应式为：CH4 + 2O2 +2KOH==K2CO3+ 3H2O（3）甲醇燃料电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型手机电池，电量是现有镍氢电池或锂电池的10倍。
其电极反应式为：负极：2CH4O + 16OH- -12e-==2CO3 2- +12H2O 正极：3O2 + 6H2O +12e- == 12OH-总反应式为：2CH4O + 3O2 +4OH-==2CO3 2- + 6H2O（4）固体氧化物燃料电池该电池是美国西屋公司研制开发的，它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O 2-在其间通过。
其电极反应式为：负极：2H2 + 2O2--4e- = 2H2O 正极：O2 +4e- = 2O 2-总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O（5）熔融盐燃料电池该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在6500C下工作的燃料电池。
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(2)复杂电极反应式的书写
三、作业检测
1近年来，科学家研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电.该电池的负极反应式为
A.H2＋2OH－－2e－=== 2H2O
B.O2＋4H＋＋4e－=== 2H
C.H2－2e－=== 2H＋
D.O2＋2H2O＋4e－=== 4OH
2.肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．肼
池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的
—空气燃料电池放电时：
正极的电极反应式是_______________________________；
负极的电极反应式是_______________________________。
3.请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱．请画出实验装置图并写出电极反应式．
(2)复杂电极反应式的书写
三、作业检测
1近年来，科学家研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电.该电池的负极反应式为
A.H2＋2OH－－2e－=== 2H2O
B.O2＋4H＋＋4e－=== 2H
C.H2－2e－=== 2H＋
D.O2＋2H2O＋4e－=== 4OH
2.肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．肼
池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的
—空气燃料电池放电时：
正极的电极反应式是_______________________________；
负极的电极反应式是_______________________________。
3.请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱．请画出实验装置图并写出电极反应式．。