第十四讲 化学能源与太阳能精品教育文档
合集下载
《太阳能教学》课件
加强媒体宣传
02
利用电视、广播、报纸等媒体，广泛宣传太阳能技术的成果和
成功案例，提高公众的认知度和接受度。
建设示范项目
03
在城市、乡村等不同领域建设太阳能技术示范项目，让公众亲
身感受太阳能技术的实际效果和应用价值。
加强政策支持，推动产业发展
制定扶持政策
政府可以通过财政补贴、税收优惠等政策措施，鼓励企业加大对 太阳能技术研发和产业化的投入。
02
太阳能技术原理
太阳能电池的工作原理
01
02
03
太阳能电池原理
利用光生电效应，将太阳 光转化为电能。
光伏发电系统
包括太阳能电池板、控制 器、逆变器、储能设备等 组成，实现光电转换和能 源储存。
电池板分类
单晶硅、多晶硅、薄膜太 阳能电池等，具有不同的 光电转换效率和适用范围 。
太阳能热利用技术
详细描述
太阳内部的氢原子在高温高压下通过核聚变反应转化为氦原子，并释放出大量的能量。 这些能量以光能和热能的形式向外传播，地球接收到的太阳辐射能主要集中在可见光和 红外波段。太阳能的分布受地理位置、气候条件和时间等因素影响，不同地区、不同时
间段的日照强度和日照时间都有所不同。
太阳能的应用领域
总结词
《太阳能教学》PPT 课件
目录
• 太阳能简介 • 太阳能技术原理 • 太阳能技术发展现状与趋势 • 太阳能技术的应用案例 • 太阳能的环保意义与社会影响 • 如何更好地推广和应用太阳能技术
01
太阳能简介
太阳能的定义与特性
总结词
太阳能是一种可再生、无污染的能源，具有无穷无尽、持续太阳能相结合，解决太阳能 发电的间断性问题，提高能源利用的可靠 性和稳定性。
《化学能源与太阳能》课件
太阳能的利用方式
光热转换
利用太阳能集热器将太阳 光转化为热能，用于供暖 、热水等领域。
光电转换
通过光伏效应，将太阳光 直接转化为电能，用于光 伏发电。
光化学转换
利用光化学反应将太阳能 转化为化学能，如光合作 用和人工光合成。
太阳能的优缺点
优点
无限、清洁、无污染、可再生。
缺点
受地理位置和气候条件限制、能量密度低、初期投资高。
太阳能的发展趋势
提高光电转换效率、降低成本、推 广应用等方向，以实现太阳能的广 泛应用。
未来能源的发展趋势
多元化能源结构
未来能源结构将呈现多元化趋势 ，包括传统能源和新能源的共同 发展，以及不同能源之间的互补
和优化组合。
清洁化和低碳化
随着环境保护意识的提高，未来 能源将更加注重清洁化和低碳化
，减少对环境的负面影响。
03
化学能源与太阳能的比较
能源产生方式的比较
化学能源
通过化学反应产生能量，通常需要经过一系列的化学反应过 程。
太阳能
利用太阳辐射能，通过光合作用或光伏效应转换成电能或热 能。
应用领域的比较
化学能源
广泛应用于交通、工业、军事等领域 ，如汽油、柴油等燃料。
太阳能
广泛应用于光伏发电、太阳能热水器 等领域，尤其在可再生能源领域有重 要地位。
《化学能源与太阳能》PPT课 件
目录
• 化学能源简介 • 太阳能简介 • 化学能源与太阳能的比较 • 化学能源与太阳能的发展前景 • 结论
01
化学能源简介
化学能源的定义与分类
定义
化学能源是指通过化学反应将其 他形式的能量转化为可利用的能 量的物质。
分类
《化学与能源开发》 讲义
《化学与能源开发》讲义一、能源的重要性能源是人类社会发展的重要物质基础，从远古时代的薪柴到现代社会的石油、煤炭、天然气等化石能源，以及太阳能、风能、水能、核能等新型能源，能源的利用方式和种类不断演变和丰富。
能源的供应和使用直接关系到经济的增长、社会的稳定和人们的生活质量。
在当今世界，能源的需求持续增长。
随着工业化和城市化进程的加速，交通运输、制造业、居民生活等各个领域对能源的依赖程度越来越高。
然而，传统的化石能源不仅储量有限，而且开采和使用过程中会带来一系列环境问题，如温室气体排放、空气污染、水污染等。
因此，开发和利用新型、清洁、可再生的能源成为了全球共同面临的紧迫任务。
二、化学在能源开发中的角色化学作为一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学，在能源开发中发挥着至关重要的作用。
1、化石能源的加工与利用化学工艺可以对石油、煤炭和天然气进行加工和转化，以获得更高效、更清洁的能源产品。
例如，通过炼油过程中的分馏、裂化、重整等化学反应，可以将原油提炼成汽油、柴油、煤油等不同用途的燃料；煤炭的气化和液化技术则可以将固体煤炭转化为气体或液体燃料，提高其利用效率并减少污染物排放。
2、新能源的研发在太阳能、风能、水能等可再生能源的开发中，化学也不可或缺。
太阳能电池的制造涉及到半导体材料的化学合成和性能优化；风力发电设备中的叶片材料和防腐涂层需要化学技术的支持；水电解制氢过程中的电极材料和电解质溶液的选择也依赖于化学研究。
此外，化学储能技术的发展对于解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题具有重要意义。
例如，锂离子电池、钠硫电池、液流电池等各种化学电池的研发，能够将多余的电能储存起来，在需要时释放使用。
3、能源转化与存储化学在能源转化和存储方面也发挥着关键作用。
例如，燃料电池通过化学反应将化学能直接转化为电能，具有高效、清洁的特点。
氢能源的开发和利用，包括氢气的制取、储存和运输，都离不开化学方法和材料的创新。
化学与能源利用课件
化学与能源利用课件在当今世界，能源是我们生活中不可或缺的资源。
然而，我们的能源供应正在面临巨大挑战，如日益增长的能源需求、能源短缺以及对环境的危害。
因此，如何有效地利用能源成为了我们的重要课题之一。
化学作为一门学科，可以为我们提供解决能源问题的技术和方法。
本课件将重点介绍化学与能源利用的关系，以及化学在能源领域的应用。
一. 能源与化学的联系能源是指用来产生热能、动能、电能等的物质和力，化学作为能源转化和利用的一种重要手段。
它是探索新能源和提高能源利用效率的关键。
化学反应可以将一种形式的能量转化为另一种形式的能量，从而为能源的利用创造了条件。
二. 化学在能源转化过程中的应用1. 化学储能技术化学储能技术是指将能量转化为化学结合能，并在需要时将其释放出来的过程。
常见的化学储能技术包括电池、燃料电池和储氢材料等。
电池利用化学反应将化学能转化为电能，广泛应用于电子设备和交通工具等领域。
燃料电池则将化学能转化为电能和热能，具有高能量转化效率和零排放的特点。
储氢材料则能将氢气储存起来，成为一种高效的可再生能源。
2. 化学反应的能源利用化学反应对能源的利用至关重要。
例如，利用煤炭和石油中的化学能来发电，是当前主要的能源供应方式之一。
此外，利用化学反应将太阳能、风能和水能等可再生能源转化为电能，也是可持续能源利用的关键技术。
三. 化学与能源利用的挑战和展望1. 能源转化效率的提高在能源转化过程中，化学反应的效率直接影响能源的利用效率。
我们需要开发更高效的催化剂和反应条件，提高化学反应的速率和选择性，从而提高能源转化的效率。
2. 可持续能源的开发随着传统能源的枯竭，我们需要开发新的可持续能源，如太阳能、风能和生物质能等。
化学作为能源转化的手段，可以帮助我们将这些可持续能源转化为实际可用的能源形式。
3. 环境友好型能源技术的研发传统能源利用往往伴随着大量的污染物排放，对环境造成严重破坏。
因此，我们需要开发环境友好型的能源技术。
化学与能源
03 化石燃料及其利 用
化石燃料种类与特性
煤炭
天然气
形成于地下深处，由古代植物遗体经 过复杂的地质化学变化而成。具有高 碳含量、高热值和丰富的储量。
主要成分为甲烷，形成于地下深处， 由古代生物遗体在还原环境下经地质 作用形成。具有清洁、高效、环保等 优点。
石油
由古代海洋或湖泊中的生物遗体在地 下高温高压环境下形成。具有高热值 、易运输和加工成各种燃料和化工原 料的特性。
电动汽车与可再生能源的协同发展
将电动汽车作为移动储能单元，通过智能充电设施与可再生能源发电系统相连，实现电动 汽车与可再生能源的协同发展。例如，在太阳能和风能资源丰富的地区建设充电站，为电 动汽车提供清洁的充电服务。
05 新能源材料在化 学能源中应用
新能源材料种类及特性
锂离子电池材料
01
具有高能量密度、长循环寿命和环保等优点，广泛应用于电动
04 可再生能源与化 学储能技术
可再生能源种类及特点
太阳能
风能
利用光伏效应将太阳能转化为电能，具有 清洁、无限可利用的特点。
通过风力驱动风力发电机产生电能，风能 资源丰富且分布广泛。
水能
生物质能
利用水流驱动水轮机产生电能，水能资源 可再生且对环境影响较小。
利用生物质（如木材、农作物废弃物等） 进行燃烧或发酵产生热能或生物燃料，具 有可再生性和低污染性。
化学反应在能源转换中应用
燃料电池
利用化学反应产生电能，具有高效、环保等优点 ，应用于交通工具、便携式设备等领域。
能源储存与转换材料
研究具有高能量密度、快速充放电等特性的材料 ，如锂离子电池、超级电容器等。
ABCD
太阳能利用
通过光化学反应将太阳能转换为化学能储存，如 光合作用、光催化等。
能源与化学汇总课件
能 一次 能源
源
再生 能源
非再生 能源
风、流水、海流、草木、太阳辐射、 地热
化石燃料（煤 石油 天然气油页岩） 核燃料（U Th Pu D）
二 次 电能、氢能、汽油、柴油、火药 能 源 、甲醇、丙烷、苯胺、硝化棉、硝化甘油
生活与化学
3
第二节 燃料能源
• 一、燃料的分类和组成
•
燃料—产生热能或动力的可燃性物质。
思考：从节约能源、保护环境上来考虑应 提倡使用哪种燃料？
生活与化学
29
化石燃料燃烧与环境污染
1、全球气候变化 温室效应
2、热污染 局部区域的水温上升
3、大气污染 粉尘、酸雨、一氧化碳污染
生活与化学
30
生活与化学
31
酸雨的危害
生活与化学
32
思考:
地球上的矿物资源是有限的,总有一天 会被完全消耗掉.
能源与化学
• 能源是一种物质资源，是人类生存和发 展的物质基础；能量是人类社会各种经 济活动的原动力。能源的开发和利用是 社会经济发展水平的重要标志。但是， 随着社会的发展，能源的供需矛盾日趋 尖锐。因此，如何合理地利用现有能源， 开发新的能源是人类必须关注的一个重 大社会问题。
生活与化学
1
第一节 概 述
40
2. 碱性蓄电池
• ⑴ 铁-镍蓄电池
• 电池符号: （－）Fe∣KOH（30%）∣Ni(OH)3 (＋) • 充放电反应： Fe ＋ 2Ni(OH)3 Fe(OH)3 ＋ Ni • 特点是：重量轻、体积小、抗震好
• ⑵ 银-锌蓄电池
• 电池符号: （－）Zn∣KOH(40%)∣Ag2O∣Ag(＋) • 充放电反应：Zn ＋ Ag2O ＋ H2O Zn(OH)2 ＋ 2Ag • 特点是：电压平稳
太阳能.ppt
（1）利用光伏效应，将太阳光的辐射能转变为电能。太阳电
池就是这种性能的半导体器件，它可以将太阳光的辐射能直接转 变为电能，应用非常方便，在全世界受到广泛重视。受国际大环 境的影响和国际国内市场的拉动，我国光伏发电方面进展迅速， 全国光伏电池及组装厂已有10多家，制造能力达10万千瓦以上 。
目前，我国太阳能光伏发电主要用于解决偏远地区居民的用电问 题。除偏远地区和特殊领域（通讯、导航和交通）供电项目外， 我国也开始着手进行屋顶并网光伏电示范项目。此外，我国西部 大部分地区能源极其匾乏，多年来努力推进太阳能利用，有计划 、有步骤地更替油电。能源瓶颈已成为西藏经济发展和社会进步 的桎梏，是贫困落后的根源，勿庸置疑，利用太阳能光伏发电是 11 解决这一问题的有效途径。
21
4.太阳能开发利用的价格政策
❖价格政策是调节市场的一种重要的政策工具 由于 太阳能发电的成本远远高于传统煤电发电的成本 市 场 竞 争 力 差 因而世界上很多国家采取价格 政策 实行太阳能电 力 优 惠 政 策 目前我国太阳 能发电规模小价格昂贵政府应加大资金补贴力度 实施太阳能电价优惠措施降低太阳能电力的入网 价格 促进太阳能发电产业的发展
15
16
❖ 2.本实用新型为一种用于加热房屋室内空气的制热装置，以解决 使用空调制热造成电能浪费的问题。它包括冷气箱、冷气管、太 阳能集热装置、集热箱体、集热介质、热风管、热风箱和空气管 道。冷气箱和热风箱设置在房屋室内，集热箱体设置在房屋室外 ，集热介质设置在集热箱体中，空气管道设置在集热介质中。太 阳能集热装置设置在集热箱体外，用于将太阳能转换为热能并加 热集热介质；空气管道两端分别连接冷气管和热风管一端，冷气 管另一端穿过房屋墙壁与冷气箱相连，热风管另一端穿过房屋墙 壁与热风箱相连。它还包控制器、通信接口和远程控制装置。控 制器用于监测室内空气温度，并通过通信接口向远程监控装置发 送室内空气温度监测结果，以及接收远程监控装置在室内空气温 度低于第一温度值时返回的启动风机指令，并根据该启动风机指 令启动风机；或者在室内空气温度超过第二温度值时返回的关闭 风机指令，并根据该关闭风机指令关闭风机，第一温度值小于第 二温度值。
池就是这种性能的半导体器件，它可以将太阳光的辐射能直接转 变为电能，应用非常方便，在全世界受到广泛重视。受国际大环 境的影响和国际国内市场的拉动，我国光伏发电方面进展迅速， 全国光伏电池及组装厂已有10多家，制造能力达10万千瓦以上 。
目前，我国太阳能光伏发电主要用于解决偏远地区居民的用电问 题。除偏远地区和特殊领域（通讯、导航和交通）供电项目外， 我国也开始着手进行屋顶并网光伏电示范项目。此外，我国西部 大部分地区能源极其匾乏，多年来努力推进太阳能利用，有计划 、有步骤地更替油电。能源瓶颈已成为西藏经济发展和社会进步 的桎梏，是贫困落后的根源，勿庸置疑，利用太阳能光伏发电是 11 解决这一问题的有效途径。
21
4.太阳能开发利用的价格政策
❖价格政策是调节市场的一种重要的政策工具 由于 太阳能发电的成本远远高于传统煤电发电的成本 市 场 竞 争 力 差 因而世界上很多国家采取价格 政策 实行太阳能电 力 优 惠 政 策 目前我国太阳 能发电规模小价格昂贵政府应加大资金补贴力度 实施太阳能电价优惠措施降低太阳能电力的入网 价格 促进太阳能发电产业的发展
15
16
❖ 2.本实用新型为一种用于加热房屋室内空气的制热装置，以解决 使用空调制热造成电能浪费的问题。它包括冷气箱、冷气管、太 阳能集热装置、集热箱体、集热介质、热风管、热风箱和空气管 道。冷气箱和热风箱设置在房屋室内，集热箱体设置在房屋室外 ，集热介质设置在集热箱体中，空气管道设置在集热介质中。太 阳能集热装置设置在集热箱体外，用于将太阳能转换为热能并加 热集热介质；空气管道两端分别连接冷气管和热风管一端，冷气 管另一端穿过房屋墙壁与冷气箱相连，热风管另一端穿过房屋墙 壁与热风箱相连。它还包控制器、通信接口和远程控制装置。控 制器用于监测室内空气温度，并通过通信接口向远程监控装置发 送室内空气温度监测结果，以及接收远程监控装置在室内空气温 度低于第一温度值时返回的启动风机指令，并根据该启动风机指 令启动风机；或者在室内空气温度超过第二温度值时返回的关闭 风机指令，并根据该关闭风机指令关闭风机，第一温度值小于第 二温度值。
2024版化学与能源PPT精品课件[1]
![2024版化学与能源PPT精品课件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/3198737fa22d7375a417866fb84ae45c3a35c252.png)
政策挑战
制定和完善相关政策 法规，推动可再生能 源和储能技术的研发 和应用。
03
市场挑战
加强市场需求分析， 提高产品的市场竞争 力，推动产业健康发 展。
04
环境挑战
在可再生能源和储能 技术的研发和应用中， 注重环境保护和可持 续发展。
2024/1/28
22
THANKS
感谢观看
2024/1/28
23
化学能可以转化为热能、电能等。
8
燃烧反应与热能转换
1 2
燃烧反应的定义和类型 燃烧是可燃物与氧气发生的放热反应，包括完全 燃烧和不完全燃烧。
燃烧反应的能量转化 化学能转化为热能和光能。
3
燃烧效率与环境保护 提高燃烧效率，减少污染物排放。
2024/1/28
9
电化学反应与电能转换
电化学反应的定义和类型
电化学反应是涉及电子转移的反应，包括原电 池反应和电解反应。
电化学反应的能量转化
化学能转化为电能。
2024/1/28
电化学能源的应用
电池、燃料电池等电化学能源在日常生活和工业生产中的应用。
10
03
新能1/28
11
太阳能利用及光催化原理
太阳能利用方式
光热转换、光电转换、光化学转换等。
太阳能利用
随着光伏技术的不断进步和成本降低，太阳能发电将成为主导的可 再生能源之一。
风能发展
风能资源丰富且分布广泛，风力发电技术将持续改进，提高能源利 用效率。
水能开发
水力发电具有成熟的技术和较高的能源转化效率，未来将继续发挥重 要作用。
2024/1/28
20
储能技术发展趋势
锂离子电池
随着电池技术的不断进 步，锂离子电池的能量 密度将进一步提高，成 本将持续降低。
能源与化学资料共56页文档
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
能源与化学资料
11、战争满足了，或曾经满足过人 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
15、机会是不守纪律的。——雨果
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
能源与化学资料
11、战争满足了，或曾经满足过人 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
教科版《能量与太阳》精品教学课件10
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
煤
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
石油
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
天然气
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
太阳能
太阳能热水器
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
太阳能发电
太阳能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
地热能发电
地热能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
沼气
新能源的开发
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
风能发电
风能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
水能发电
水能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
前储存下来的太阳能 。
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
我想说：
通过今天的学习，结 合我们生活，想一想你在 能源使用上有什么好的建 议？
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
煤
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
石油
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
天然气
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
太阳能
太阳能热水器
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
太阳能发电
太阳能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
地热能发电
地热能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
沼气
新能源的开发
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
风能发电
风能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
水能发电
水能
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
前储存下来的太阳能 。
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0 教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
我想说：
通过今天的学习，结 合我们生活，想一想你在 能源使用上有什么好的建 议？
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
教科版《能量与太阳》精品教学课件1 0
相关主题
- 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)。
电力，氢能，余热，沼气，蒸气等 3
主要内容
1 化学能源 2 太阳能
4
14.1.1 化学能源概况
化学能源：将化学能转变为电能的装置，俗称电池 电化学研究对象主要有：
电子导电回路 电解池回路
原电池回路5
14.1.2 电化学科学的简史 (Simplified history of electrochemistry)
一次电池分类 湿电池 碱性干电池
注液电池
22
各种干电池性能比较
电池名称
正极活 性物质
电池构成 电解质
锌锰干电池 汞电池 碱锰干电池 氧化银电池 氯化银电池
空气电池
MnO2 HgO
MnO2 AgO AgCl 空气/ 活性炭
NH4Cl,ZnCl2 KOH(ZnO)
KOH(ZnO)
KOH(ZnO) 海水
获1Ah电量所需的活性物质质量
14
自放电
定义：化学电源在不对外输出电流的情况 下消耗活性物质的现象
原因：活性物质内与电解质中的杂质使电 池内形成局部电池，局部电池造成电池内 部短路，促进腐蚀，引起自放电
例如：锌锰干电池
电池负极 Zn Zn2+ + 2e
同时
2H+ + 2e H2
净反应 Zn + 2H+ H2 + Zn2+
19
电池分类
物理电池 化学电池
太阳能电池
原子能电池
热电发电器
活性物质固 一次电池 定在电极上 二次电池（蓄电池）
活性物质连 一次燃料电池 续供给电极 再生型燃料电池
20
14.1.5. 化学电池的反应
化学电池的组成
正极、负极、电解质。 其中电解质可以是酸性水溶液、碱性水溶液或各种 盐类的中性水溶液，也有部分非水溶液、熔融盐或 固体电解质
12
容量 电池的容量指在给定的放电条件下，电池 初始放电至终止电压时所放出的电量。 单位：安时（Ah）也称额定容量。 1Ah表示用1安培 的电流放电1小时。
干电池的容量常用恒定负载的电阻放电到 规定终止电压的时间表示。 电池的容量性能用单位体积的容量或单位 质量的容量（即比容量）来表示。
提高活性物质的利用率必须增大或新股遏 制的表面积，使之在放电过程中不钝化 13
化学电池反应
正极： P1 + ne P2 负极： N1 N2 + ne
净反应： P1 + N1 N2 + P2
21
14.2. 一次电池
一次电池：将化学能转变为电能并输出的
装置，一旦化学能转变为电能，就不能通
过该装置将电能再转变为化学能，即化学
反应是不可逆的。
糊状干电池
干电池 纸板干电池
KOH(ZnO) 或NH4Cl
额定 负极活 电压 性物质
Zn 1.5V Zn 1.2V Zn 1.2V Zn 1.5V Mg 1.4V
Zn 1.3V
23
14.2.1. 锰干电池
24
电池表示： (-)Zn | NH4Cl + ZnCl2混合溶液(淀粉糊化)
| MnO2 + C(+)
10
C. 金属腐蚀与防护
Fe2+ CO2 SO 2
H + H 2O Cu
2 e-
Fe
H2或H2O
O2 O2
H 2O H + Cu
电化学腐蚀示意图 钢材因腐蚀消耗占年产1/3左右 美国1982年用于腐蚀和防腐的费用为1260亿美元 发达国家每年用于防腐的费用占国民经济4%左右 11
构成化学电源的要素 化学反应必须有电子得失，即氧化还原反应 所产生电流必须通过外电路做功 化学电源的评价指标 电容量 比功率 自放电率 开路与工作电压
1905年 Tafel氢超电势半经验公式 1940年代 动力学方法研究双电层，电极过程动力学 1960年代 以后 量子电化学
8
14.1.3 电化学科学的在实际生活中的应用 (Application of electrochemistry in life)
A. 电化学工业
氯碱工业：
电解水制氢气和氧气
15
二次电池充放电
电池反应是可逆的，没有副反应发生，充 电时欧姆电阻小，极化小
在水溶液电解质的电池中，正极和负极上 的氧过电位和氢过电位高，充电时，水的 电解反应难于进行 充放电能量转换是可逆的，活性物质的状 态能够很好的再生
16
电池的效率 A、效率的表示方法 电池总效率：
0 = ivf i = G/H 100% 最大热效率 v = V/E 100% 电压效率 f = I/Im 100% 法拉第电流效率
17
B、功率与电流密度的关系 电池输出功率（P）：
P = VI I=Sj S为电极的面积 低电流密度下，j 0， P = 0 高的极限电流密度下，E 0，P = 0
18
14.1.4. 电池类型
电池 利用物质的物理变化或化学变化，并把这些化学变 化释放出来的能量直接转变为电能的装置 物理电池： 把物理反应产生的能量转换为电能的装置。如太阳 能电池、原子能电池等 化学电池 把化学反应产生的化学能转变为电能的装置。
湿法冶金：碱金属碱土金属
电镀以及电解加工
9
B. 化学电源
Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
( ) Z n (s) Z n 2 2 e
( ) 2 A g C l( s ) 2 e 2 A g ( s ) 2 C l 净反应 Z n ( s ) 2 A g C l ( s ) 2 A g ( s ) 2 C l Z n 2
A. Volta (伏特）1745-1827 Volta Pile(1796 9)
7
1799年 Volta 电堆发明 1800年 Nichoson、Carlisle用Volta电堆电解水 1826年 发现Ohm定律 1833年 发现Faraday定律 1870年 Helmhotz提出双电层理论 1887年 Arrhenius 电离学说 1889年 Nernst提出电极电位公式
化学与社会 Chemistry and Society
化学化工系
1
第十四讲 化学电源与太阳能
2
能源分类
可再生能源——水能
常规能源 非再生能源——如煤炭，石油
天然气，核裂变燃料
一次能源
可再生能源——太阳能，
新能源
风能，生物质能
非再生能源——核聚变燃料
油页岩，油砂
煤制品──洗煤，焦炭，煤气
二次能源 石油制品──汽油，煤油，柴油 燃料油，液化石油气
主要内容
1 化学能源 2 太阳能
4
14.1.1 化学能源概况
化学能源：将化学能转变为电能的装置，俗称电池 电化学研究对象主要有：
电子导电回路 电解池回路
原电池回路5
14.1.2 电化学科学的简史 (Simplified history of electrochemistry)
一次电池分类 湿电池 碱性干电池
注液电池
22
各种干电池性能比较
电池名称
正极活 性物质
电池构成 电解质
锌锰干电池 汞电池 碱锰干电池 氧化银电池 氯化银电池
空气电池
MnO2 HgO
MnO2 AgO AgCl 空气/ 活性炭
NH4Cl,ZnCl2 KOH(ZnO)
KOH(ZnO)
KOH(ZnO) 海水
获1Ah电量所需的活性物质质量
14
自放电
定义：化学电源在不对外输出电流的情况 下消耗活性物质的现象
原因：活性物质内与电解质中的杂质使电 池内形成局部电池，局部电池造成电池内 部短路，促进腐蚀，引起自放电
例如：锌锰干电池
电池负极 Zn Zn2+ + 2e
同时
2H+ + 2e H2
净反应 Zn + 2H+ H2 + Zn2+
19
电池分类
物理电池 化学电池
太阳能电池
原子能电池
热电发电器
活性物质固 一次电池 定在电极上 二次电池（蓄电池）
活性物质连 一次燃料电池 续供给电极 再生型燃料电池
20
14.1.5. 化学电池的反应
化学电池的组成
正极、负极、电解质。 其中电解质可以是酸性水溶液、碱性水溶液或各种 盐类的中性水溶液，也有部分非水溶液、熔融盐或 固体电解质
12
容量 电池的容量指在给定的放电条件下，电池 初始放电至终止电压时所放出的电量。 单位：安时（Ah）也称额定容量。 1Ah表示用1安培 的电流放电1小时。
干电池的容量常用恒定负载的电阻放电到 规定终止电压的时间表示。 电池的容量性能用单位体积的容量或单位 质量的容量（即比容量）来表示。
提高活性物质的利用率必须增大或新股遏 制的表面积，使之在放电过程中不钝化 13
化学电池反应
正极： P1 + ne P2 负极： N1 N2 + ne
净反应： P1 + N1 N2 + P2
21
14.2. 一次电池
一次电池：将化学能转变为电能并输出的
装置，一旦化学能转变为电能，就不能通
过该装置将电能再转变为化学能，即化学
反应是不可逆的。
糊状干电池
干电池 纸板干电池
KOH(ZnO) 或NH4Cl
额定 负极活 电压 性物质
Zn 1.5V Zn 1.2V Zn 1.2V Zn 1.5V Mg 1.4V
Zn 1.3V
23
14.2.1. 锰干电池
24
电池表示： (-)Zn | NH4Cl + ZnCl2混合溶液(淀粉糊化)
| MnO2 + C(+)
10
C. 金属腐蚀与防护
Fe2+ CO2 SO 2
H + H 2O Cu
2 e-
Fe
H2或H2O
O2 O2
H 2O H + Cu
电化学腐蚀示意图 钢材因腐蚀消耗占年产1/3左右 美国1982年用于腐蚀和防腐的费用为1260亿美元 发达国家每年用于防腐的费用占国民经济4%左右 11
构成化学电源的要素 化学反应必须有电子得失，即氧化还原反应 所产生电流必须通过外电路做功 化学电源的评价指标 电容量 比功率 自放电率 开路与工作电压
1905年 Tafel氢超电势半经验公式 1940年代 动力学方法研究双电层，电极过程动力学 1960年代 以后 量子电化学
8
14.1.3 电化学科学的在实际生活中的应用 (Application of electrochemistry in life)
A. 电化学工业
氯碱工业：
电解水制氢气和氧气
15
二次电池充放电
电池反应是可逆的，没有副反应发生，充 电时欧姆电阻小，极化小
在水溶液电解质的电池中，正极和负极上 的氧过电位和氢过电位高，充电时，水的 电解反应难于进行 充放电能量转换是可逆的，活性物质的状 态能够很好的再生
16
电池的效率 A、效率的表示方法 电池总效率：
0 = ivf i = G/H 100% 最大热效率 v = V/E 100% 电压效率 f = I/Im 100% 法拉第电流效率
17
B、功率与电流密度的关系 电池输出功率（P）：
P = VI I=Sj S为电极的面积 低电流密度下，j 0， P = 0 高的极限电流密度下，E 0，P = 0
18
14.1.4. 电池类型
电池 利用物质的物理变化或化学变化，并把这些化学变 化释放出来的能量直接转变为电能的装置 物理电池： 把物理反应产生的能量转换为电能的装置。如太阳 能电池、原子能电池等 化学电池 把化学反应产生的化学能转变为电能的装置。
湿法冶金：碱金属碱土金属
电镀以及电解加工
9
B. 化学电源
Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
( ) Z n (s) Z n 2 2 e
( ) 2 A g C l( s ) 2 e 2 A g ( s ) 2 C l 净反应 Z n ( s ) 2 A g C l ( s ) 2 A g ( s ) 2 C l Z n 2
A. Volta (伏特）1745-1827 Volta Pile(1796 9)
7
1799年 Volta 电堆发明 1800年 Nichoson、Carlisle用Volta电堆电解水 1826年 发现Ohm定律 1833年 发现Faraday定律 1870年 Helmhotz提出双电层理论 1887年 Arrhenius 电离学说 1889年 Nernst提出电极电位公式
化学与社会 Chemistry and Society
化学化工系
1
第十四讲 化学电源与太阳能
2
能源分类
可再生能源——水能
常规能源 非再生能源——如煤炭，石油
天然气，核裂变燃料
一次能源
可再生能源——太阳能，
新能源
风能，生物质能
非再生能源——核聚变燃料
油页岩，油砂
煤制品──洗煤，焦炭，煤气
二次能源 石油制品──汽油，煤油，柴油 燃料油，液化石油气