选修4 第四章第二节化学电源PPT课件

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三、燃料电池 大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与 氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接 转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化 率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发 电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、 氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世 纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才 开始进入实用阶段。
负极： 8Li-8e-=8Li+ ； 正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S。
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电
压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空
领域。
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二、二次电池 铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……
1.铅蓄电池
(1)正负极材料
正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液 (2)工作机制 铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电 和充电两个过程
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干电池 （-）Zn | NH4Cl | C（+） 负极（锌筒）：Zn-2e-＝Zn2+ 正极（石墨棒）：
2NH4++2e-＝2NH3+H2 H2+2MnO2＝Mn2O3+H2O Zn2++4NH3＝[Zn(NH3)4]2+
总反应：2Zn + 4MnO2 + 4NH4Cl =[Zn(NH3)4]Cl2 + 2Mn2O3 + ZnCl2 + 2H2O
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①放电过程
负极：Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 氧化反应 正极：
PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O 还原反应
放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
2、分类:
①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
①能量转换效率高，供能稳定可靠。
3、优点:
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。
③易维护，可在各种环境下工作。
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4、电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(W·h/kg)，(W·h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 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
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
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［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？
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
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化学电池
1、概念: 将化学能变成电能的装置
反应式为： 放电 Zn+Ag2O+H2充O电
写出电极反应式。
2Ag+Zn(OH)2
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银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为：
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Ag2O+Zn+H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（D） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
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2、碱性锌-锰干电池 (-) Zn | KOH | (+)Mn
电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOO2 H+Zn(OH)2 负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 正极：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
1970-1975, 开发了先进的银锌、 镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产 潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于 核潜水艇。
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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。
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各类电池
锂电池
各
类
电
叠层电池
池
干电池 纽扣电池 5
空气电池
小型高性能燃料电池
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一、 一次电池 1、干电池(普通锌锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作 负极，位于中央的顶盖有 铜帽的石墨作正极，在石 墨周围填充NH4Cl、 ZnCl2和淀粉作电解质溶 液填，充还MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生 极化现象。
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镍—镉可充电电池可发生如下反应：
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是（ A ）
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2O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氧化反应
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
铅蓄电池的充放电过程：
电极反应：
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
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3、镉镍电池
负极材料：Cd； 正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH溶液。
反应式如下： NiO2+Cd+2H2O
放电
充电 Ni(OH)2+ Cd(OH)2
写出电极反应式。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
放电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 充电 2PbSO4(s)+2H2O(l1)4
(3)优缺点简析
缺点： 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉
➢其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
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2、银锌蓄电池
缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵
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3.锌银钮扣电池 Zn | KOH | Ag2O
总反应： Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 负极：Zn +2OH－-2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH－
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4、锂电池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S