《化学电源》课件
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化学电源 课件

(2)电池放电过程中有水产生,锌筒变薄造成干电池变 软
(3)正极反应的中间产物NH3、H2附着于石墨,增加电 池内阻
(4)1.626 2.025 (5)废电池中的物质有的会导致地下水和土壤污染,威 胁人类的健康。另一方面,废电池中的有色金属是宝贵的自 然资源。将废旧电池回收再利用,不仅可以减少对生活环境 的破坏,而且也是对资源的节约。
●案例精析
【例1】 锌锰干电池(如右图)是普遍使用的化 学电池,其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等糊状物。 以锌筒为负极材料,石墨为正极材料。一节干电池,
电动势E=1.5 V,内电阻r=0.25 Ω,对外供电时效 率η=75%。该干电池的工作原理是:Zn+2MnO2 +2NH4+ =Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
池?
[解析] (1)写出负极反应,用总反应式减去负极反应即 得正极反应式。(2)锌筒为负极材料,放电过程中参与反应会 不断减少,同时生成的水不断增多,造成干电池变软。(3)正 极反应中,如果没有MnO2,只有反应2NH +2e-=2NH3+ H2,能导电的是离子和自由电子,气体分子是不能导电的, 正极反应的中间产物NH3、H2附着于石墨棒上,增加了电阻。 (4)由R·I2/[I2(R+r)]=75%、r=0.25 Ω 得R=0.75 Ω,则I= E/(R+r)=1.5V/(0.75+0.25) Ω=1.5A
普通锌锰干电池的电极反应
负极(锌铜):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(石墨): 2NH +2e-=2NH3↑+H2↑(还原反应) 总反应式:
Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2 碱性锌锰电池的负极是Zn,正极是MnO2,电解质是 KOH,其电极反应为:
化学电源课件

循环寿命
循环寿命:化学电源在多次充放电过程中能够保持性能和容量的时间长度。 循环寿命取决于电池的材料、结构和制造工艺,以及使用条件和环境因素。
长循环寿命的电池能够延长使用寿命,减少更换次数和维护成本。
内阻
01
02
03
内阻:化学电源内部所具有的 电阻,包括欧姆电阻和极化电 阻。
内阻的大小直接影响电池的充 放电性能和效率,内阻越大, 充放电效率越低。
目前,燃料电池广泛应用于汽车、航 天、船舶和发电站等领域。
燃料电池由燃料(如氢气、甲醇等) 、氧化剂(如氧气、空气等)和电极 (正负极)组成。
燃料电池的优点包括高效率、低污染 和低噪音等。
太阳能电池
太阳能电池是一种利用太阳能光子的 能量转换成电能的装置。
目前,太阳能电池广泛应用于光伏发 电站、太阳能热水器和太阳能灯等领 域。
降低内阻有助于提高电池的充 放电性能和效率,减少能量损 失。
自放电率
01
自放电率:化学电源在 不使用情况下,其存储 的能量自行损失的速度
。
02
自放电率取决于电池的 材料、结构和制造工艺 ,以及环境温度和湿度
等因素。
03
自放电率越低,电池的 长期存储性能越好,能 够保持更长时间的可用
容量。
04
化学电源的发展趋势
电动汽车的普及
随着环保意识的提高和技术的进步,电动汽车的市场份额将持续增长。化学电源作为电 动汽车的核心技术,将发挥关键作用,为电动汽车的长距离行驶和快速充电提供支持。
电池技术的改进
未来,电动汽车的续航里程和充电速度将通过改进电池技术得到提升。新型化学电源的 开发将满足更严格的性能要求,如更高的能量密度、更快的充电速度和更长的使用寿命
《化学电源》精美课件-PPT【人教版】

此燃料电池的下列说法中错误的是( D)
A.通过甲烷的电极为电池的负极,通过氧气的电极 为正极
B.在标准状况下,每消耗5.6 L O2,需转移1moL 的电子
C.通过甲烷电极的电极反应为: CH4+10OH--8e- = CO32-+7H2O
D.放电一段时间后,溶液的pH升高
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3、碱性锌-锰干电池
电池反应: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极:
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极:
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质:KOH
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
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放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
下列对铅蓄电池的说法中错误的是( A )
A.需要定期补充硫酸 B.工作时铅是负极,PbO2是正极。 C.工作时负极上发生的反应是:
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42D.工作时电解质溶液的密度减小。
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形形色色的电池
化学电池的分类
普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池
A.通过甲烷的电极为电池的负极,通过氧气的电极 为正极
B.在标准状况下,每消耗5.6 L O2,需转移1moL 的电子
C.通过甲烷电极的电极反应为: CH4+10OH--8e- = CO32-+7H2O
D.放电一段时间后,溶液的pH升高
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3、碱性锌-锰干电池
电池反应: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 负极:
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极:
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质:KOH
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
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放电
Pb+PbO2+2H2SO4 充电 2PbSO4+2H2O
下列对铅蓄电池的说法中错误的是( A )
A.需要定期补充硫酸 B.工作时铅是负极,PbO2是正极。 C.工作时负极上发生的反应是:
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H++ SO42D.工作时电解质溶液的密度减小。
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形形色色的电池
化学电池的分类
普通锌锰干电池
一次电池 碱性锌锰电池
高一化学化学电源ppt课件

工业生产
各种电动工具、测量 仪器、自动化设备中 使用的化学电源。
通讯设备
手机、笔记本电脑、 摄像机等通讯设备中 使用的锂离子电池等 。
航空航天
卫星、飞船、火箭等 航空航天器中使用的 特种化学电源。
2024/1/27
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02
原电池原理及构成条件
2024/1/27
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原电池的工作原理
氧化还原反应
原电池中的化学反应本质 上是氧化还原反应,其中 负极发生氧化反应,正极 发生还原反应。
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优化电极结构
通过改进电极材料的组成、结 构和制备工艺,可以提高电极 的导电性和催化活性,降低内 阻和极化损失,从而提高能量 转化效率。
提高电解质性能
控制反应条件
选用高性能的电解质材料,如 高分子聚合物电解质、无机固 态电解质等,可以提高电解质 的离子传导能力和稳定性,降 低内阻和自放电率,从而提高 能量转化效率。
建立完善的回收体系,对废弃的化学电源进行回收、拆解和再利用, 减少资源浪费和环境污染。
发展绿色制造技术
采用环保材料和清洁生产技术,降低化学电源制造过程中的能耗和排 放,提高产品的环保性能。
推广绿色消费观念
引导消费者选择环保、节能的化学电源产品,减少不必要的浪费和污 染。
加强政策引导和监管
政府应制定相关政策和标准,鼓励和引导企业和消费者采取环保行动 ,同时加强监管和执法力度,确保环保政策的落实和执行。
废弃物处理
废弃的化学电源如处理不当,会对土壤和水体造 成污染,其中的重金属和有害物质还可能通过食 物链危害人类健康。
温室气体排放
化学电源在使用和废弃处理过程中会产生温室气 体,如二氧化碳、甲烷等,加剧全球气候变化。
完整版 化学电源PPT课件

碱性锌锰电池构造示意图
Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2
• 优缺点简析:只能一次使用,不能 充电;价格较贵;比能量和储存时
碱性电池
间有所提高,适用于大电流和连续
放电。
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(二)、二次电池——铅蓄电池
• (-) Pb│H2SO4│PbO2 (+) • 负极(Pb):
Pb-2e-+SO42-=PbSO4 • 正极(PbO2): PbO2+2e-+4H++SO42-
工作原理
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C
普通锌锰干电池的结构 普通锌锰电池
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• (-) Zn│KOH│MnO2 (+)
• 负极(Zn):
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 • 正极(MnO2): 2MnO2+2H2O+2e-
=2MnOOH+2OH-
• 电池总反应:
还有隔膜,电池外壳及其它一些配件。例如接线柱,汇流 排(见下图),电池各部分的作用为:
1. 正极和负极 正极和负极的作用是参加电化学
反应和导电。负极通常都是由电位较 负的金属承担。如:Zn、Mn、Al、 Cd、Fe······。它们本身都是还原剂, 在放电过程中被氧化,所以电池的负 极也就是阳极;正极通常是采用电位 较正的金属或其它氧化物,例如 MnO2、PbO2······。它们都是氧化剂, 在放电的过程中被还原,放电时电池 的正极也是阴极。
造成短路。隔膜的好坏对电池的质量影响很大,对隔膜通 常有如下要求:
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(1)内阻小 (2)能阻挡脱落的活性物质透过 (3)能耐电解质溶液的腐蚀,及电极氧化剂的氧化 (4)来源丰富,价格低廉 4. 电池外壳
《高一化学化学电源》课件

从而形成电流。
电解池的工作原理
电解池是将电能转化为化学能 的装置,由电源、电解液和电 极组成。
当电流通过电解液时,阳极发 生氧化反应,阴极发生还原反 应,从而在两极之间形成电位 差。
电解池中的电极反应与原电池 相反,电流通过电解液时,电 解质溶液中的离子在电极上发 生氧化还原反应。
电池的电动势与能量转换
4. 连接灯泡
将灯泡连接到电池上,观察灯 泡是否发光。
1. 准备材料
确保所有材料都准备齐全,并 检查其质量。
3. 加入稀硫酸
在容器中加入适量的3%稀硫 酸,将铜片和锌片浸入其中。
5. 记录结果
记录实验过程中的现象和结果 。
实验结果与讨论
灯泡发光
如果灯泡发光,说明化学反应产生了电流,原电池工作正 常。
铅蓄电池
1859年,普兰特发明了铅 蓄电池,并被广泛应用于 汽车和电动车领域。
锂离子电池
1991年,索尼公司成功开 发出了锂离子电池,具有 高能量密度、无记忆效应 等优点。
新型化学电源的研究进展
固态电池
固态电池使用固态电解质代替了 传统的液态电解质,具有更高的
能量密度和安全性。
燃料电池
燃料电池通过氢气和氧气反应产生 电能,具有高效、环保、可再生的 特点。
料组成。
干电池的电压较低,通常为1.5伏 特,使用时间较短,适用于小型 电子设备如遥控器、计算器等。
干电池的优点是易于购买和使用 ,价格便宜,缺点是使用时间短
,容易漏液。
铅蓄电池
铅蓄电池是一种可充电的化学电源, 由铅、氧化铅和硫酸等材料组成。
铅蓄电池的优点是容量大、电压稳定 、使用寿命长,缺点是较重、充电时 间长、容易产生硫酸盐化现象。
电解池的工作原理
电解池是将电能转化为化学能 的装置,由电源、电解液和电 极组成。
当电流通过电解液时,阳极发 生氧化反应,阴极发生还原反 应,从而在两极之间形成电位 差。
电解池中的电极反应与原电池 相反,电流通过电解液时,电 解质溶液中的离子在电极上发 生氧化还原反应。
电池的电动势与能量转换
4. 连接灯泡
将灯泡连接到电池上,观察灯 泡是否发光。
1. 准备材料
确保所有材料都准备齐全,并 检查其质量。
3. 加入稀硫酸
在容器中加入适量的3%稀硫 酸,将铜片和锌片浸入其中。
5. 记录结果
记录实验过程中的现象和结果 。
实验结果与讨论
灯泡发光
如果灯泡发光,说明化学反应产生了电流,原电池工作正 常。
铅蓄电池
1859年,普兰特发明了铅 蓄电池,并被广泛应用于 汽车和电动车领域。
锂离子电池
1991年,索尼公司成功开 发出了锂离子电池,具有 高能量密度、无记忆效应 等优点。
新型化学电源的研究进展
固态电池
固态电池使用固态电解质代替了 传统的液态电解质,具有更高的
能量密度和安全性。
燃料电池
燃料电池通过氢气和氧气反应产生 电能,具有高效、环保、可再生的 特点。
料组成。
干电池的电压较低,通常为1.5伏 特,使用时间较短,适用于小型 电子设备如遥控器、计算器等。
干电池的优点是易于购买和使用 ,价格便宜,缺点是使用时间短
,容易漏液。
铅蓄电池
铅蓄电池是一种可充电的化学电源, 由铅、氧化铅和硫酸等材料组成。
铅蓄电池的优点是容量大、电压稳定 、使用寿命长,缺点是较重、充电时 间长、容易产生硫酸盐化现象。
化学电源精品课件

目前大部分化学电源的能量密度和功率密度相对较低,难以满足高能持续供电和高功率输出的需求。
化学电源技术发展趋势
提高能量密度和功率密度
未来化学电源将朝着提高能量密度和功率密度的方向发展,以满足高能持续供电和高功率输出的需求。
未来化学电源将研究快速充电技术,延长使用寿命,提高设备的可靠性和稳定性。
未来化学电源将注重提高使用安全性和环保性,降低使用过程中对环境和人体的影响。
2
3
电池作为移动通讯设备的动力来源,为设备提供稳定可靠的动力。
针对不同种类的移动通讯设备,有不同类型的电池,如手机电池、平板电脑电池、移动电源等。
随着技术的发展,移动通讯设备的电池性能也在逐步提高,如能量密度更高、充电速度更快、使用寿命更长等。
03
针对电动车的应用特点,需要开发更加高效、安全、环保的化学电源技术。
汽车及电动车
01
化学电源在汽车领域的应用包括汽车启动电池、应急启动电池等。
02
随着电动车的发展,化学电源在电动车领域的应用也越来越广泛,包括动力电池、储能电池等。
航空航天领域对电源的要求非常高,需要具有高能量密度、高可靠性、长寿命等特点。
化学电源在航空航天领域的应用包括卫星电源、空间站电源等。
随着技术的发展,航空航天领域的电源技术也在逐步提高,如锂硫电池、锂空电池等新型化学电源的应用。
使用过程中的环保问题及解决方案
THANK YOU.
谢谢您的观看
原电池与电解池的区分
原电池是将化学能转变为电能,而电解池是将电能转变为化学能。
原电池
将化学能直接转化为电能的装置。
在化学反应中,物质得到电子的过程称为还原,失去电子的过程称为氧化。
氧化还原反应
原电池中发生的化学反应是电池反应,包括氧化反应和还原反应。
化学电源技术发展趋势
提高能量密度和功率密度
未来化学电源将朝着提高能量密度和功率密度的方向发展,以满足高能持续供电和高功率输出的需求。
未来化学电源将研究快速充电技术,延长使用寿命,提高设备的可靠性和稳定性。
未来化学电源将注重提高使用安全性和环保性,降低使用过程中对环境和人体的影响。
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电池作为移动通讯设备的动力来源,为设备提供稳定可靠的动力。
针对不同种类的移动通讯设备,有不同类型的电池,如手机电池、平板电脑电池、移动电源等。
随着技术的发展,移动通讯设备的电池性能也在逐步提高,如能量密度更高、充电速度更快、使用寿命更长等。
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针对电动车的应用特点,需要开发更加高效、安全、环保的化学电源技术。
汽车及电动车
01
化学电源在汽车领域的应用包括汽车启动电池、应急启动电池等。
02
随着电动车的发展,化学电源在电动车领域的应用也越来越广泛,包括动力电池、储能电池等。
航空航天领域对电源的要求非常高,需要具有高能量密度、高可靠性、长寿命等特点。
化学电源在航空航天领域的应用包括卫星电源、空间站电源等。
随着技术的发展,航空航天领域的电源技术也在逐步提高,如锂硫电池、锂空电池等新型化学电源的应用。
使用过程中的环保问题及解决方案
THANK YOU.
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原电池与电解池的区分
原电池是将化学能转变为电能,而电解池是将电能转变为化学能。
原电池
将化学能直接转化为电能的装置。
在化学反应中,物质得到电子的过程称为还原,失去电子的过程称为氧化。
氧化还原反应
原电池中发生的化学反应是电池反应,包括氧化反应和还原反应。
《高二化学化学电源》课件

和分析。
误差分析
对实验数据进行误差分析,评估 实验结果的可靠性和准确性。
实验结果与讨论
结果呈现
以表格、图表等形式呈现实验结果,使数据可视 化,便于分析和理解。
结果讨论
根据实验结果进行讨论,分析可能影响实验结果 的因素,提出可能的改进措施。
结论总结
总结实验结论,指出实验的局限性和未来改进的 方向,为后续研究和实际应用提供参考。
的电源。
能源存储
家庭和工业领域的能源 存储系统,用于平衡电 网负载和提高能源利用
效率。
军事领域
用于军事设备的电源, 如导弹、雷达等。
CHAPTER 02
化学电源的基本原理
电极与电解液
电极材料
电极是化学电源的关键组成部分,通 常由金属或导电聚合物制成。电极的 主要功能是参与氧化还原反应并传输 电子。
《高二化学化学电源》 ppt课件
CONTENTS 目录
• 化学电源简介 • 化学电源的基本原理 • 常见化学电源 • 化学电源的发展趋势与挑战 • 实验与探究 • 问题与思考
CHAPTER 01
化学电源简介
定义与特点
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。
特点
化学电源具有高能量密度、长寿 命、无污染等优点,广泛应用于 日常生活、工业生产、军事等领 域。
CHAPTER 06
问题与思考
化学电源的效率问题
总结词
化学电源的效率问题主要涉及到电能转换的效率和能量损失。
详细描述
化学电源的效率主要受到电极反应动力学、反应物质的传递、以及热力学过程的影响。电极反应的速率和反应物 质的传递速度决定了电流的密度,而热力学过程则决定了电池的电压。提高化学电源的效率需要从这些方面入手 ,例如优化电极材料、改善反应物质的传递等。
误差分析
对实验数据进行误差分析,评估 实验结果的可靠性和准确性。
实验结果与讨论
结果呈现
以表格、图表等形式呈现实验结果,使数据可视 化,便于分析和理解。
结果讨论
根据实验结果进行讨论,分析可能影响实验结果 的因素,提出可能的改进措施。
结论总结
总结实验结论,指出实验的局限性和未来改进的 方向,为后续研究和实际应用提供参考。
的电源。
能源存储
家庭和工业领域的能源 存储系统,用于平衡电 网负载和提高能源利用
效率。
军事领域
用于军事设备的电源, 如导弹、雷达等。
CHAPTER 02
化学电源的基本原理
电极与电解液
电极材料
电极是化学电源的关键组成部分,通 常由金属或导电聚合物制成。电极的 主要功能是参与氧化还原反应并传输 电子。
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CONTENTS 目录
• 化学电源简介 • 化学电源的基本原理 • 常见化学电源 • 化学电源的发展趋势与挑战 • 实验与探究 • 问题与思考
CHAPTER 01
化学电源简介
定义与特点
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。
特点
化学电源具有高能量密度、长寿 命、无污染等优点,广泛应用于 日常生活、工业生产、军事等领 域。
CHAPTER 06
问题与思考
化学电源的效率问题
总结词
化学电源的效率问题主要涉及到电能转换的效率和能量损失。
详细描述
化学电源的效率主要受到电极反应动力学、反应物质的传递、以及热力学过程的影响。电极反应的速率和反应物 质的传递速度决定了电流的密度,而热力学过程则决定了电池的电压。提高化学电源的效率需要从这些方面入手 ,例如优化电极材料、改善反应物质的传递等。
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化学电源已有200多年的发展历史:
1836年,英国化学家和气象学家丹尼尔(1790-1845) 对“伏特电堆”进行了改良,他使用稀硫酸作电解液, 解决了电池极化问题,制造出第一个不极化、能保持平 稳电流、并可反复充电的锌-铜电池,又称“丹尼尔电 池”。
从1859年普兰特 (Plant‘e)试制成功化成式铅蓄电池以后, 化学电源便进入了萌芽状态。
锌-银电池 Zn| KOH | Ag2O 锂电池
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(2)蓄电池 (二次电池)
电池工作时,在两极上进行的反应均为可逆 反应。因此可用充电的方法使两极活性物质恢复 到初始状态,从而获得再生放电的能力。这种充 电和放电能够反复多次,循环使用。常见的蓄电 池有:
铅酸蓄电池 Pb|H2SO4|PbO2 镉-镍蓄电池 Cd|KOH|NiOOH
(1)原电池 (一次电池)
电池经过连续放电或间歇放电后,不能用充电 的方法使两极的活性物质恢复到初始状态,即反 应是不可逆的,因此两极上的活性物质只能利用 一次。
原电池的特点是小型、携带方便,但放电电流 不大。一般用于仪器及各种飞子器件。广泛应用 的原电池有:
锌-锰干电池 Zn|NH4Cl,ZnCl2| MnO2, 锌-汞电池 Zn| KOH |HgO
综上所述,化学电源的发展是和社会的进步、 科学技术的发展分不开的,同时化学电源的发展 反过来又推动了科学技术和生产的发展。
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二、 化学电源的分类
化学电源的分类有不同的方法: 1.按活性物质的保存方式分类
(1)活性物质保持在电极上 (i)非再生型一次电池 (ii)再生型二次电池 (蓄电池)
铁-镍蓄电池 Fe|KOH|NiOOH
《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 课件

一、一次电池
放电之后不能充电(内部的氧化还原反应不可逆) 1.碱性锌锰电池
碱性锌锰电池
锌锰电池工作原理
(1)普通锌锰电池:活性物质为NH4Cl和淀粉糊,做 电
解质,还填有MnO2和炭黑。电极反应式: 负 极:Zn-2e-====Zn2+ 正 极:2NH4++2e-+2MnO2====Mn2O3+2NH3↑+H2O 总反应: Zn + 2NH4++2MnO2====Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O
(2)碱性锌锰电池:活性物质为KOH和淀粉糊,做电 解
质,还填有MnO2和炭黑。电极反应式: 负 极:Zn-2e-+2OH- ====Zn(OH)2 正 极:2MnO2+2e-+2H2O====2MnOOH+2OH总反应:Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(OH)2
2.银锌电池
2PbSO4(s)+2H2O(l)
放电 充电
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
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
其他二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄 电池……
三、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。
化学电源
在日常生活和学习中,你用过哪些电池, 你知道电池的其他应用吗?
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
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②优点:能连续不断的提供电能。能量转换率高(超过80%,普通的只有30%),有利于
节约能源,排放的废弃物少甚至零排放,绿色环保。
③缺点:体积较大、附属设备较多
氢氧燃料电池:
氢氧燃料电池用Pt作电极,不断充入燃料 (H2)和氧化剂(O2),分别在两极发生氧化反 应和还原反应。
-+
总反应:2H2+O2 2H2O
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。(常见的燃料除H2外, 还有烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、肼(NH2—NH2)等,氧化剂为空气中的氧气或纯 氧。
①结构特点: 电极本身只是催化转化元件,不参与反应 ,但具有很强的催化活性,如铂电极,活性炭 电极等;反应物(燃料和氧化剂)不是储存在电池内部,由外部连续供给;产物不断排 出。
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
工作原理:
①放电过程:
放电:化学能转化为电能 充电:电能转化为化学能
负极:Pb-2e- + SO42- PbSO4 氧化反应 正极:PbO2 +2e- + 4H++SO42- PbSO4 +2H2O 还原反应
电池总反应:2H2 + O2= 2H2O
负极
2H2 - 4e- = 4H+
正极 负极 正极 负极 正极 负极 正极
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
节约能源,排放的废弃物少甚至零排放,绿色环保。
③缺点:体积较大、附属设备较多
氢氧燃料电池:
氢氧燃料电池用Pt作电极,不断充入燃料 (H2)和氧化剂(O2),分别在两极发生氧化反 应和还原反应。
-+
总反应:2H2+O2 2H2O
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。(常见的燃料除H2外, 还有烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、肼(NH2—NH2)等,氧化剂为空气中的氧气或纯 氧。
①结构特点: 电极本身只是催化转化元件,不参与反应 ,但具有很强的催化活性,如铂电极,活性炭 电极等;反应物(燃料和氧化剂)不是储存在电池内部,由外部连续供给;产物不断排 出。
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
工作原理:
①放电过程:
放电:化学能转化为电能 充电:电能转化为化学能
负极:Pb-2e- + SO42- PbSO4 氧化反应 正极:PbO2 +2e- + 4H++SO42- PbSO4 +2H2O 还原反应
电池总反应:2H2 + O2= 2H2O
负极
2H2 - 4e- = 4H+
正极 负极 正极 负极 正极 负极 正极
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
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知识点1:化学电池
1)概念:
将化学能变成电能的装置 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
2)分类:
3)优点:
①能量转换效率高,供能稳定可靠。 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。
4)电池优劣的判断标准:
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
广泛应用于通讯、交通、文 化、办公及家用电子产品。 高科技、军事、生产行业也 有特殊应用。
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
【思考】 ①目前化学电池主要分为哪几个大类? 在性能等方面它们各有什么特点? 产生电能的基本原理是什么? ②化学电池与其他能源相比有哪些优点? ③判断电池的优劣标准主要是什么?
第四章
电化学基础
第二节
化学电源
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
各 式 各 样 的 纽 扣 电 池
摄 像 机 专 用 电 池
[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?
碱性锌锰电池、锌银电池、 铅蓄电池、镉镍电池、氢镍 电池、锂离子电池等。
4.负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还 原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性 溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO32-形式存 在); 5.溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它与H+结合成 H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。
绿色电池种种
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 有相同的工作电压(12伏),但由于采用了稀土合金或TiNi合 金储氢材料作为 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,嵌锂的 金属氧化物作 正极和有机电解质构成,其工作电压为36伏, 因此一个 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,由于 应用了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P—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、无 噪声、运行简 单可靠、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。
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4(s)+2H2O(l)
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……
2、银锌蓄电池
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: 2Ag+Zn(OH)2
KOH
氢氧燃料电池模拟
若将氢气换成甲烷,写出各电极的电极反应
氢氧燃料电池
使用氢氧 燃料电池 动力的法 国产标 TAXI
若将氢气换成甲烷,写出各电极的电极反应
将铂丝插入KOH溶液作电极,然后向两个电 极上分别通入甲烷和氧气,可以形成原电池, 由于发生的反应类似于甲烷的燃烧,所以称 作燃料电池,根据两极上反应的实质判断, 负极 ,这一极的电极反应 通入甲烷的一极为____ CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;通入氧气的一极 为___________________ 正极 ,电极反应为 O2+4e-+2H2O=4OH为_______
①两电极材料均为惰性电极.
②负极-可燃性气体失电子,正极-助燃性气体得电子.
③电极反应考虑电解质溶液.
巩
固
练
习
1、在含有H2S气体的空气中,银器表面易变黑(生成了
Ag2S),为了除去银器表面Ag2S,可采用如下方法:在一 个铝制的容器中放入食盐溶液,将银器浸入食盐溶液,使 银器与铝接触良好.过一段时间,银器表面变为银白色, 并闻到臭鸡蛋的气味,观察到有少量白色絮状沉淀生成, 请用电极反应式和离子方程式表示上述过程. 负极:Al-3e-=Al3+ 正极:Ag2S+2e-=2Ag+S2-
课
负极:M-xe=Mx+
堂
总
结
1、仅有一个电极材料参与反应的原电池: 正极:析氢或吸氧或析出不活泼金属 2、两个电极均参与反应的原电池 (如蓄电池,纽扣电池)
①电极材料:金属为负极,金属化合物为正极.
②电子得失均由两电极本身发生. ③电极反应需考虑电解质溶液的参与.
3、电极材料本身均不参与反应的电池(燃料电池)
电极反应:
负极:Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极:2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
(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
燃 料 电 池
介质 酸性 中性 碱性 电池反应: 2H2 +O2 = 2H2O 负极
2H2 - 4e- = 4H+
正极 负极
正极 负极 正极
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
充电 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 电极反应:
负极:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
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: 放电
用途:手表、相机、心率调节器
3、锂电池 锂电池:(-)Li(S)
LiI(晶片) I2(+)
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2):8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 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。
MnO2
碱性锌-锰干电池 电池反应:
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
[思考]该电池的正负极材料和电解质.
负极: ——Zn
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极: ——MnO2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
电解质: KOH
1.干电池ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
普通锌锰干电池:(-)Zn ZnCl2、NH4Cl(糊状) 石墨(MnO2)(+) 负极: Zn-2e-=Zn2+ 正极: 2NH4++2e-=2NH3↑+H2 ↑ 总电池反应方程式 :2NH4Cl+Zn=ZnCl2+2NH3↑+H2↑
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
①放电过程 负极:Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 氧化反应 正极:PbO2(s) + 4H++SO42- +2e- =2PbSO4 (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
①充电过程 接电源负极 阴极:PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应
阳极: 接电源正极 2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H++ 2SO42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:
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
知识点2:各类电池
锂电池
干电池
叠层电池
纽扣电池
空气电池
小型高性能燃料电池
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,还 填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2,防止产生极化 现象。电极总的反应式为:
CH4+2O 总反应为_____ _____________________ 2+2KOH=K2CO3+3H2O 。