化学电源
化学电源
①充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 阳极： 接电源正极
氧化反应 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq)
银锌蓄电池
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。
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电
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
缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液
改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
化 学 电 源
请考虑，废旧干电池，有无污染的问题，如何解决？
化学电源
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……） 氢氧燃料电池
负极： 2H2 - 4e- = 4H+ 酸性电解质： 正极： O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O 总反应：2H2+ O2 = 2H2O 碱性电解质或中性介质 负极: 2H2- 4e-+ 4OH- = 4H2O 正极: O2+ 2H2O+ 4e- = 4OH总反应: 2H2+ O2 = 2H2O
知识应用
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。请写出图中甲烷燃料电池 中a极的电极反应式：
CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O
此时电池内总的反应式:
， a
b
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 。
B 电池正极电极反应式为：
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
知识梳理 3、银锌钮扣电池
负极：Zn +2OH－-2e- = ZnO+H2O 正极：Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH－
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
常见化学电源(电极反应式书写)
总反应：Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3 正极：2MnO2+H2O+2e-→Mn2O3+2OH负极：Zn+2OH-→Zn(OH)2+2e-
5、氢-氧电池：
总反 应
2H2 + O2=2H2O
介质 硫酸
负极 2H2→4H++4e正极 O2+4H++4e-→2H2O 6．锂电池：(正极材料为LiMnO2) 总反应：Li + MnO2=LiMnO2 正极：Li++e-+MnO2→LiMnO2 负极：Li→Li++e-
正极： 负极 13、反应式为：
的原电池。
负极：
正极：
14、钢铁析氢腐蚀
负极：
正极：
总反应式：
15、钢铁吸氧腐蚀
负极：
正极：
总反应式：
氢电池在充放电过程中的电化学反应如下： 正极：
负极：
总的电池反应为：
16．心脏起搏器 有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内做某种心脏病人的心脏
3、铅蓄电池：(电解质溶液：硫酸)
总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O 正极：PbO2 + 4H++SO42-+2e-→PbSO4 + 2H2O 负极：Pb + SO42-→PbSO4 +2e-
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。
化学电源基本概念
比能量的应用：选择电池的重要依据
例：某一起使用电源体积限定：130mm×60mm×8mm 平均工作电压：13V 最大工作电流：250mA 工作时间：4h
电池能量=I×t×U=0.25A×4h×13V=13Wh 电池组体积=130mm×60mm×8mm=0.0624dm3 13Wh 体积比能量= =208Wh/dm3 0.0624 dm 3 查表：ZnHg 或ZnAg 电池
一、化学电源的概述
1 定义
电化学电池是一种直接把化学能转变为电能的装置。
2 优点
1、 能释放能源，又能储存能源； 2、 能量转换效率高，工作时没有噪音，无污染； 3、 工作范围广泛，对环境适应性强（耐冲击、震动、 在失重情况下能正常工作； 4、 工作重要参数（电压、电流、容量及电池的形状） 可在较大范围内变动； 5、 携带方便，特别适用于移动式通讯交通工具上。
四、电池的主要性能 1、电池的开路电压
指外电路电流无穷小（电路断开）时两极间的电势差。 与正负极材料本性、电解质和温度有关
与电池的几何结构、尺寸大小无关
电池的额定电压（公称电压）
指某电池开路电压的最低值。 ZnMn干电池额定电压为1.5V,开路电压不小于1.5V
2、电池的容量 电池的容量：是指在一定的放电条件下，即一定的温度和
充电也类似： 锂电池是1320毫安。
充电器输出DC：
USB：
350mA-±50mA
800mA
1320mAh 用充电器充电：充电时 间 3.8h 350mA 1320mAh 用USB充电：充电时间 1.65h 800mA 在实际中，充电时间比理论时间长，因为充电时有能量耗损，同 时电流有可能不稳定。
• 3 化学电源工作原理 电池要实现化学能转变为电能必须满足以下条件：
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。
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；
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
化学电源
化学电源【知识要点】一、化学电池的概念化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置。
化学电池的主要部分是电解质溶液，和浸在溶液中的正极和负极，使用时将两极用导线接通，就有电流产生，因而获得电能。
化学电池放电到一定程度，电能减弱，有的经充电复原又可使用，这样的电池叫蓄电池，如铅蓄电池、银锌电池等；有的不能充电复原，称为原电池，如干电池、燃料电池等。
二、化学电源的分类化学电源品种繁多，大体可分为三类：1、一次性电池：即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。
（1）锌锰电池—干电池该电池的负极材料是锌，正极材料是碳棒，电解质是MnO2、NH4Cl、ZnCl2组成的糊状物。
其电极反应式为：负极：Zn－2e- = Zn2+正极：2MnO2+2NH4+ +2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应式为：Zn+2MnO2+2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3+2NH3+H2O电池中MnO2的作用是将正极上NH4+还原生成的H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。
（2）银锌电池—钮扣电池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。
由于锂的相对原子质量很小，所以比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用寿命长，适用于动物体内（如心脏起搏器）。
因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂。
如作心脏起搏器的锂—碘电池的电极反应式为：负极：2Li－2e- ==2Li+正极：I2+2e-==2 I- 总反应式为：2Li+I2==2LiI（4）海水铝电池：该电池是1991年我国首创以“铝-空气-海水”电池为能源的新型航海标志灯。
化学电源基本概念
电 压
连续放电 时间
第一页 上一页 下一页 最后页
5.比能量和比功率 电池的能量
电池所能作出的电功，它等于放电容量和电池 平均工作电压的乘积 电池的比能量（或能量密度） 指单位质量或单位体积的电池所输出的能量。
电池的功率
电池在单位时间内所输出的能量。
电池的比功率（或功率密度）
指单位质量或单位体积的电池所输出的功率。
第一页 上一页 下一页 最后页
6.电池的寿命
①使用寿命
指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。 ②循环寿命
指在二次电池报废之前，在一定放电条件下，电池 经历充放电循环的次数，循环寿命越长，电池的可逆 性能就越好。
④贮存寿命
指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮 存时间。
第一页 上一页 下一页 最后页
t 电池实际容量 idt 100% 0 mZF / M 电池理论容量
（4）比容量： 指单位质量或单位体积电池所输出的电 量，分别以A· kg-1和A· L-1表示。 h· h· （5）额定容量： 指在设计和生产电池时，规定或保证在 指定的放电条件下电池应该放出的最低限度 的电量。
第一页 上一页 下一页 最后页
4.电池的容量及影响因素
（1）电池容量C： 指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时 所能放出的电量，单位为库仑（C）或安时（A· h）
第一页
上一页
下一页
最后页
实际电池容量可通过下式计算： 恒电流放电： C=∫t0 i(t)dt=it 变电流放电： C= ∫t0 i(t)dt 恒电阻放电： C= ∫t0 i(t)dt=1/R ∫t0 V(t)dt （2）放电曲线 ：
7.自放电(self-discharge)
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》公开课课件
为减少化学电源对环境的污染，应积 极推广绿色能源技术，如太阳能、风 能等可再生能源技术。
应对措施
针对环境污染问题，应采取相应的应 对措施，如建立废旧电池回收体系、 推广环保电池技术、加强环保监管等 。
未来发展趋势预测与展望
技术创新
随着科技的不断进步，化学电源技术将不断创新 和发展，提高电池的能量密度、寿命和安全性。
反应原理
原电池通过氧化还原反应将化学能转化为电能。在原电池中，负极发生 氧化反应，正极发生还原反应。电解质溶液和隔膜的作用是传输离子和 阻止电子直接通过。
电流方向
电流从正极流向负极，电子从负极流向正极。
电解池工作原理
组成
电解池由电源、电解槽、电极和电解质组成。
反应原理
电解池通过施加外部电压来驱动离子在电解质中的定向移动，从而将电能转化为化学能。在电解池中，阳极发生氧化 反应，阴极发生还原反应。电解质的作用是传输离子并参与反应。
定性。
结构设计
通过改进电池结构，如采用多孔电极 、优化电解质等，提高电池的能量密 度和功率密度。
电池管理系统
通过电池管理系统对电池进行实时监 控和调节，延长电池寿命和提高安全 性。
实际应用案例分析
01
02
03
手机电池
以锂离子电池为例，探讨 手机电池的性能指标、优 化方法及实际应用中的问 题。
电动汽车电池
根据能量转换方式，化学电源可分为 原电池和蓄电池两大类。
发展历程与现状
发展历程
化学电源自1800年意大利科学家伏 打发明的伏打电池为起点，经历了近 200年的发展，技术不断进步。
现状
现代化学电源广泛应用于各种领域， 包括电子产品、电动汽车、航空航天 等，成为现代社会不可或缺的能源装 置。
化学电源
碱性
正极
固体燃料电池
介 质 电池反应： 2H2 + O2 = 2H2O 负 2H - 4e- +2O2－= 2H O 2 2 极 正 极 负 极
O2 + 4e-= 2O2－ 2H2 - 4e- = 4H+
正 O + 4H+ + 4e-= 2H O 2 2 极
若将氢气换成甲烷，电解液是KOH，写出各电 极的电极反应：
蓄电池放电过程工作原理
Pb＋SO42－－2e－ ＝PbSO4（难溶于水） 负极(Pb)： 正极(PbO2 )： PbO2 ＋SO42－＋4H ＋＋2e － ＝PbSO4 ＋2H2O 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。
O2＋4H+＋4e－＝ 2H2O 酸性 ③写负极反应： 总反应减去正极反应 常见燃料： H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等
②写正极 反应：
氢氧燃料电池 2H2 + O2 = 2H2O
A
2e
H2O
2e
-
氢气 H2
H+ H+
OH-
氧气 O2
OH-
电解液 H2O 负极 正极
氢氧燃料电池 ——碱性燃料电池 负极： 2H2 + 4OH- — 4e- = 4H2O
锂电池的主要反应为： 负极：8Li－8e—＝8Li+ ； 正极：3SOCl2+8e—＝SO32－+2S+6Cl— 总反应式为：Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S
特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电 压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。 应用：常用在电话机、照相机、汽车、计算机等中， 此外在工业、医学、军事上也有广泛的应用。
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。
电化学中的化学电源的种类
电化学中的化学电源的种类
电化学是研究化学反应和电流之间关系的科学。
化学电源是一种将
化学能转化为电能的装置。
化学电源可以分为以下几类：
1. 原电池
原电池是最简单、最基本的化学电源。
它是由两个不同金属构成的电
极和它们之间的一种电解质溶液组成。
当两个金属与电解质发生反应时，会产生电动势，从而产生电流。
2. 电解池
电解池是一种将电能转化为化学能的装置。
它由两个电极和一个电解
质组成。
当在电解质中施加电压时，电解质中的离子将移动到电极上，发生氧化还原反应，从而转化成化学能。
3. 燃料电池
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，它通过氧化还原反应，在不燃烧的情况下将燃料转化为电能。
燃料电池的种类包括氢气
燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等。
4. 太阳能电池
太阳能电池是一种将阳光能转化为电能的装置。
它利用半导体材料吸收光子的能量，将其转化为电子能，从而产生电流。
5. 电池组
电池组是由多个电池单元组成的电源，可以为大型设备提供稳定的电源。
电池组的种类包括铅酸电池组、镍氢电池组、锂离子电池组等。
以上是电化学中常见的化学电源种类，每种电源都有自己独特的应用场景和优点。
而现代社会对电力的需求愈发增长，化学电源在生活和工业中的应用前景将更为广阔。
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。
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。
2025届高考化学复习第36讲新型化学电源
第36讲新型化学电源1.知道常考新型化学电源的类型及考查方式。
2．会分析新型化学电源的工作原理，能正确书写新型化学电源的电极反应式及电池反应方程式。
考点一锂电池和锂离子电池1.锂电池锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
2．锂离子二次电池(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为(C6+xLi+)＋x e－===Li x C6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：Li x C6－x e－===C6＋x Li＋。
(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、(LiCoO2)、LiMn2O4等。
【教考衔接】典例1[2022·全国乙卷，12]LiO2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。
近年来，科学家研究了一种光照充电LiO2电池(如图所示)。
光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。
下列叙述错误的是()A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移D．放电时，正极发生反应O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2听课笔记典例2[2021·浙江6月，22]某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电极A为非晶硅薄膜，充电时Li＋得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO2薄膜；集流体起导电作用。
化学电源 原理、技术与应用
化学电源（Chemical cell）是一种将化学能转化为电能的装置，也被称为电池。
它基于化学反应，在两个电极之间产生电势差，从而驱动电子流动，实现电能的输出。
化学电源的原理、技术和应用如下：原理：化学电源的工作原理基于两种化学物质之间的氧化还原反应。
在化学电源中，两个电极通常是由不同的金属或化合物制成，它们浸泡在电解质溶液中。
当电池接通外部电路时，一个化学物质在一个电极上发生氧化反应，释放出电子，而另一个化学物质在另一个电极上发生还原反应，吸收电子。
这种氧化还原反应产生的电子在外部电路中形成电流，从而产生电能。
技术：化学电源有多种类型，包括原始干电池、碱性电池、锂离子电池、燃料电池等。
每种化学电源都有不同的化学反应和电化学特性。
在设计化学电源时，需要考虑电极材料、电解质选择、反应速率等因素，以实现高效的能量转换和长寿命的电池。
应用：化学电源被广泛应用于各个领域，包括便携设备、汽车、航空航天、电子设备等。
常见的应用包括：1.便携设备：化学电源被用作移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携设备的电源。
2.汽车和混合动力车辆：化学电源，如铅酸电池和锂离子电池，被用于汽车的起动和供电系统。
3.航空航天：化学电源被用来为航空航天设备提供电力，包括卫星、导弹和宇航器。
4.燃料电池：燃料电池利用氢气或其他类似燃料与氧气的化学反应产生电能，被广泛用于能源领域。
5.家庭和工业应用：化学电源被用于应急电源、备用电源、光伏储能系统等家庭和工业应用中。
总之，化学电源利用化学反应将化学能转化为电能，具有广泛的应用领域，在现代社会中扮演着重要的角色。
随着技术的进步，不断有新型化学电源的研发和应用，以满足不同领域的需求。
- 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)。
化学电源论文0808030317刘玉涛燃料电池发展及应用刘玉涛0808030317摘要:介绍了燃料电池的性能特点，简述了日本、美国和中国燃料电池研究发展状况，展望了燃料电池在电站、微型电源及车辆、航天航空和海洋潜艇动力源等领域的应用前景。
关健词: 燃料电池、性能、应用前景燃料电池是继火力发电、水力发电和核电之后的第四种发电方式，是电力能源领域的革命性成果，其显著特点是发电效率高，可长时间连续工作，无污染，无噪声，特别是质子交换膜燃料电池发电系统还具有工作温度低、无烟雾排放、伪装性能优良等特点，在军事方面有很好的应用前景。
随着工业的发展和人类物质生活及精神文明的提高，能源的消耗也与日俱增。
开发新能源须考虑到能源的高效使用和尽可能降低对环境的污染。
燃料电池发电效率高，不产生C02等温室气体，是一种比较理想的清洁能源。
目前，许多国家都在积极开发这一技术。
1燃料电池的特点燃料电池(Fuel Cell )是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接、连续地转变为电能的发电装置。
由于大多数电池包括各种原电池、蓄电池和储备电池等，都只能用于短时间、小范围、低电压、小电流的局部供电，不可能发展成发电设备;而燃料电池却展现特殊的发展前景，其燃料和氧化剂分别储存在电极之外，使用时只要连续不断地将燃料和氧化剂分别供给燃料电极和氧化剂电极，它就可以不断工作，将化学能转变为电能。
用作，将化学能转变为电能。
用作燃料电池的燃料主要有氢、甲醇、联氨、甲醛、煤气、丙烷和碳氢化合物等，用作氧化剂的有氧、空气以及氯溴等卤族元素。
燃料电池由阳极、阴极、电解质和外部电路等组成。
它的主要优点是:1)不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率高达60%一80%; 2)洁净，无污染，噪音低，隐蔽性强; 3)模块结构，适应不同功率要求，灵活机动; 4)比功率大，比能量高，对负载的适应性能好;5)可实现热、电、纯水联产。
燃料电池的分类，按工作温度可分低温型(低于120摄氏度)、中温型(120一260摄氏度)、高温型( 260-750摄氏度)及超高温型(750一1200摄氏度);按燃料来源分为直接型和间接型;按使用电解质的不同，可分为碱燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC) ,磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸型燃料电池。
2燃料电池的种类2. 1质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cells-PEMFC)该电池的电解质为离子交换膜，薄膜的表面涂有可以加速反应的催化剂(如白金)，其两侧分别供应氢气及氧气。
由于PEM燃料电池的唯一液体是水，因此腐蚀问题很小，且操作温度介于80℃一100℃之间，安全上的顾虑较低;其缺点是，作为催化剂的白金价格昂贵。
PEMFC是轻型汽车和家庭应用的理想电力能源，它可以替代充电电池。
2. 2碱性燃料电池(Alkaline Fuel Cells-AFC)碱性燃料电池的设i卜y质子交换膜燃料电池的设公基本相似，但其电解质为稳定的氢氧化钾基质、操作时所需温度并不高，转换效率好，可使用的催化剂种类多且价格便宜，例如银、镍等。
但是，在最近各国燃料电池开发中，却无法成为主要开发对象，其原因在于电解质必须是液态，燃料也必须是高纯度的氢才可以了目前，这种电池对于商业化应用来说过于昂贵，其主要为空间研究服务，包括为航天飞机提供动力和饮用水。
2. 3磷酸型燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cel ls-PAFC )因其使用的电解质为100%浓度的磷酸而得名操作温度大约在150 - 220℃之间，因温度高所以废热可回收再利用。
其催化剂为白金，因此，同样面临自金价格昂贵的问题〔到目前为止，该燃料电池大都使用在大型发电机组上，而且已商业化生产，但是，成本偏高是其未能迅速普及的主要原因2. 4熔融碳酸盐燃料电池(( Molten Carbonate Fuel Cells-MCF'C)其电解质为碳酸铿或碳酸钾等碱性碳酸盐几在电极方面，无论是燃料电极还是空气电极，都使用具有透气性的多孔质镍操作温度约为600-700℃，因温度相当高，致使在常温下呈现白色固体状的碳酸盐熔解为透明液体，此燃料电池，不需要贵金属当催化剂,因为操作温度高，废热可回收再利用，适用于中央集中型发电厂，目前在日本和意大利已有应用。
2. 5固态氧化物燃料电池(Solid Oxide FuPI Cell-SOF)其电解质为氧化锆，因含有少量的氧化钙与氧化忆，稳定度较高，不需要催化剂。
一般而言，此种燃料电池操作温度约为1000℃，废热可回收再利用。
液态氧化物燃料电池对目前所有燃料电池都有的硫污染具有最大的耐受性，由于使用固态的电解质，这种电池比熔融碳酸盐燃料电池更稳定.其效率约为60%左右，可供用来发电和取暖，同时也具有为车辆提供备用动力的潜力。
缺点是构建该型电池的耐高温材料价格昂贵。
2. 6直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cells-DMFC)直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，然后如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢再与氧反应。
这种电池的工作温度为120℃,比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约在40%左右其使用的技术仍处于研发阶段，但已成功地显示出可以用作移动电话和笔记本电脑的电源，其缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。
2. 7再生型燃料电池(Regenerative Fuel Cells- RFC)再生型燃料电池的概念相对较新，但全球已有许多研究小组正在从事这方面的工作。
这种电池构建了一个封闭的系统，不需要外部生成氢，而是将燃料电池中生成的水送回到以太阳能为动力的电解池中分解成氢和氧，然后将其送回到燃料电池目前，这种电池的商业化开发仍有许多问题尚待解决，例如成本，太阳能利用的稳定性等。
美国航空航天局(NASA)正在致力于这种电池的研究。
2. 8锌空燃料电池(Zin air Fuel Cells-ZAFC)利用锌和空气在电解质中的化学反应产生电，锌空燃料电池的最大好处是能量高。
与其他燃料电池相比，同样的重量，锌空电池可以运行更长的时间。
另外，地球上丰富的锌资源使锌空电池的原材料很便宜它可用于电动汽车、消费电子和军事领域，前景广阔目前Metallic Power和PowerZinc公司正在致力于锌空燃料电池的研究和商业化。
2. 9质子陶瓷燃料电池(f'rotonic Ceramic Fuel Cells-PCFC)这种新型燃料电池的机理是:在高温下陶瓷电解材料具有很高的质子导电率。
ProtonetiesInternational Inc.正在致力于这种电池的研究。
3燃料电池的发展状况20世纪90年代初，国外燃料电池发展迅速。
日本燃料电池的发展基本上由政府计划导向，他们计划2005年之前，开发燃料电池的关键技术，并进行可行性试验,2010年普及燃料电池。
日本1981年开始进行PAFC基础研究。
目前研究对象已经涵盖PAFC,MCFC,SOFC和PEMFC等4种燃料电池。
日本的PAFC始终处于领先地位，并已实现商业化。
日本政府计划中最新的一种燃料电池PEMFC 开始于1992年，它主要用于车辆、移动式和固定式发电设备。
美国和欧洲的一些国家也正在加紧研制燃料电池。
美国计划到2010年燃料电池发电设备装机容量达到60一80GW，北美、欧洲都在筹划发展燃料电池汽车，以实现21世纪交通工具的“零污染”目标。
美国研制的微型燃料电池，尺寸和价格与传统的镍福电池相当，但供电时间却是镍锡电池的50倍，而重量只有镍锡电池的一半。
我国燃料电池的研究始于1958年。
70年代，形成了燃料电池产品的研制高潮，主要研制航天用碱性氢氧燃料电池。
80年代我国燃料电池的研究及开发工作处于低潮。
进人90年代以来，在国外先进国家燃料电池技术取得巨大进展，一些产品已进人准商品化阶段的形势影响下，我国又一次掀起了燃料电池研制开发高潮，并取得了一些成果。
可设计2一3MW的PAFC，已成功组装出百瓦、千瓦、5千瓦质子交换膜燃料电池组。
PEMFC的研制成为热点。
燃料电池电动汽车已被提到议事日程。
与西方发达国家相比，我国在燃料电池研究上还是落后很多，MCFC和SOFC的研发工作比美、日等发达国家晚了20多年;PAFC在中国还是空白，而在国外已商品化。
4燃料电池的应用燃料电池被认为是21世纪高效、洁净的新型发电方式之一。
由于它解决了资源合理利用和环境污染两大难题，所以它的开发研究受到各国政府和科学家的重视，随着研究开发技术的不断突破，燃料电池在发电站、移动电站、微型电源、动力源等方面展露出广泛的应用前景。
4.1发电站燃料电池主要以氢为燃料。
氢可以用地球上存在的无穷尽的水作原料，因此不必担心资源枯竭问题。
氢燃烧后的产物是水，因此它又是非常洁净的燃料。
电是很难贮存的，但利用电解水的方法来贮存氢燃料可实现大量蓄能。
燃料电池发电站，具有以下特点:a.效率高。
燃料电池是以化学能直接转换为电能的直接发电方式，不受朗肯蒸汽循环那样热力设备的制约，也没有大型旋转机械的损失。
对负荷响应快，只需较短时间即可启动，几秒钟即可从最低功率达到额定功率。
b.厂址占地面积小，建设工期短。
c.环保问题少。
噪音小，无污染，由于采用干式冷却塔，不存在温排水问题。
d..运行质量高。
由于电厂接近负荷，从而改善了地区频率偏移和电压波动，降低了现有变电设备的电流遮断容量。
因而，燃料电池发电站具有巨大的发展潜力，是未来电源的发展方向。
日本已于1995年建造11 MW级磷酸型水冷式燃料电池电站。
美国政府计划2010年用于城市供电的燃料电池装机容量达30一40 GW。
燃料电池具有模块结构、积木性强、噪音小、维修方便等特点，是军事、野外作业、偏远无电地区等理想的移动电源。
80年代末期，西方发达国家就致力于PEMFC的军事应用研制开发。
美国电力研究所(EPRI)曾为美军制造了两台手提氢氧PEMFC发电机，一台电压为12V，功率800W;另一台电压为24V，功率1KWo 1995年，巴拉德公司为加拿大国防部设计并制造了一台28V , 4kW的甲醇一空气PEM-FC发电机。
PEMFC作为便携式电源，主要替代目前常用的普通一次电池和蓄电池，用于未来单兵系统电源，常温下使用的各类仪表和军事通信设备电源等，PEMFC的比能量远远大于普通电池。
即便是采用金属氢化物储氢的PEMFC，其系统的重量比能量也是Ni/Cd电池的7倍，Ni/MH电池的4一5倍，Li离子电池的2倍多。
中国富原公司目前也开发出一系列PEMFC野外移动电源，功率范围为500~1000W。