电化学能量储存与转换文稿演示

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能量的转换与储存方式

能量的转换与储存方式

能量的转换与储存方式随着人类社会的发展,能源的需求越来越大,同时环境保护问题也越来越受到人们的关注。

如何高效地转换和储存能量成为了当下研究的热点。

本文将讲述能量的转换和储存方式。

一、能量的转换能量的转换,即是将一种形式的能量转换为另一种形式的能量。

在生产和生活中,我们经常需要进行能量的转换,如化学能转换为热能、电能转换为机械能等。

以下几种能量的转换方式值得关注:1.光能转化日光是一种广泛存在且不会耗尽的资源,而太阳光可以被转换为电能或热能。

太阳能电池片是将光能直接转化为电能的一种常见方式。

而太阳能热发电则是利用太阳辐射产生热能使水蒸气推动涡轮发电的方式。

这些技术的应用有望实现清洁能源的长期稳定供应。

2.化学能转化化学能是指物质因化学反应而释放的能量,如燃料的燃烧。

将化学能转换为其他形式的能量也是我们经常需要进行的操作。

例如热能锅炉燃烧燃料生成热能,然后将这些热能用于驱动发电机生成电能。

另一种方式是利用电化学反应将化学能转换为电能,如蓄电池和燃料电池等。

3.机械能转化在行业生产和日常生活中,机械辅助设备的广泛应用促进了机械能的转换。

例如汽车引擎将燃油的化学能转换为机械能,同时驱动车轮的旋转,从而达到运动的目的。

车轮的转动则将机械能转化为动能。

二、能量的储存在能量转换的基础上,储存能量也是十分关键的。

储存能量有助于缓解能源供应短缺和需求不稳定性的问题。

以下列出常见的能量储存方式:1.电池储存电池储存是将化学能转化为电能并储存在电池之中。

现代电池具有高能量密度和长时间使用寿命等特点,在高速、高质量、节能的当前生产方式下,广泛应用于各行各业中。

2.超级电容储存超级电容储存是利用电场和电荷之间的相互作用储存能量,也是一种较为常见的储存方式。

超级电容器具有高速、高效、长周期等优势,通常用于电力质量改善和短时应急供电。

3.物理储存物理储存包括压缩空气储能和储热装置,如储热罐和蓄热板等。

压缩空气储能利用空气压缩并储存,释放时再通过逆向过程将能量释放出来。

【电化学】第五章 电化学能量转换和储存

【电化学】第五章  电化学能量转换和储存

2Na+5S=Na2S5
(初期)
2Na+4Na2S5=5Na2S4 (中、后期)
2Na+Na2S4=2Na2S2 (后期,Na2S5耗尽后)
二、固体电解质电池
与溶液型电解质电池相比,其特点是贮存寿命长,使用 温度范围广,耐振动及冲击,没有泄漏电解液或产生气体 等问题,能制成薄膜,做成各种形状和微型化。但是固体 电解质的电导率低于液态电解质溶液,常温时电他的比功 率和比能量较低,容易出现极化,不易适应工作时体积变 化
第三节 蓄 电 池
一、铅酸蓄电池
1、 铅酸蓄电池分类、结构和工作原理
铅酸蓄电池分类
启动用蓄电池
固定型蓄电池
牵引用蓄电池
摩托车用蓄电池
按用途分
船舶用蓄电池
航空用蓄电池
坦克用蓄电池
铁路客车用蓄电池
航标用蓄电他
矿灯用蓄电池等
三.锌汞电池和锌银电池
1.锌汞电池
Zn(含少量Hg)|30-40%KOH(ZnO饱和)|HgO,Hg 负极反应 Zn+4OH- = Zn(OH)42-+ 2e
(6)自放电
第三节 蓄 电 池
3、密封式铅酸电池 使电池达到气密有三个途径:
(1)气相催化法 (2)辅助电极式 (3)阴极吸收式
二、镉镍蓄电池 碱性蓄电池是使用KOH或NaOH电解液的二次电池的
总称。包括镉镍、镉银、锌银、锌镍、氢镍等蓄电池 镉镍电池的优点:①对进行高率放电;②低温特性好;
③循环寿命长;④即使完全放电,性能也不怎么下降; ⑤易于维护;⑥易于密闭化。缺点主要是电压较低
三、电池的命名和型号 自学!!
第二节 用锌作负极的电池
一、锌锰干电池 锌-二氧化锰电池常称锌锰十电池,正极为二氧

化学能转化为电能培训演示课件.ppt

化学能转化为电能培训演示课件.ppt

分别放入等浓度盐酸中,D比A反应剧烈。将Cu浸
入B的盐溶液中无明显变化,如果把Cu浸入C的盐
溶液中,有金属C析出。其活动顺序为:(B )
A、DCAB
B、DABC
C、DBAC
D、BADC
精心整理
3、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu,该反应的原电池的组成正确的是( C )
演示探究
教材40页
精心整理
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。
如图电池反应
负极:2H2+4OH--4e-=4H2O 正极:O2+2H2O+4e-=4OH总反应:O2+2H2=2H2O
精心整理
(4)海水电池
1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电 池,用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电 解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。 这种海水电池的能量比“干电池”高20~50倍。电极 反应式为:
② A>C>D>B
③ C>A>B>D
④精心整B理>A>C>D
1、 判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,
试 一
请说明理由;若是,请指出正负极名称,并 写出电极反应式.
试①

(×)
(×)
负极: Zn-2e-=Zn2+

正极: 2H++2e-=H2↑
(∨)
总反应: Zn+2H+=Zn2++H2↑
精心整理
负极:Zn+2OH--2e- = ZnO+H2O 正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH总反应式为:Zn+ A精心g整2理O= ZnO+2Ag

电化学能量储存与转换

电化学能量储存与转换

1990年Sony首次大规模推出锂离子电池
1991年M. Gratzel提出染料敏化太阳能电池
早期的电化学能量转换装置
1836年,英国的丹尼尔对 “伏特电堆”进行了改良。 不是最早的盐水溶液,而 用稀硫酸作电解液,解决 了电池极化问题,制造出 能保持平稳电流的锌─铜 电池,又称“丹尼尔电 池”。丹尼尔电池最早用 于电报机。
电 导 率
温度
产生最大值的 原因何在?
溶质浓度
熔盐电解质
高温熔盐: 无机盐熔体,氧化物熔体
氧化物体系的熔点较高,如La2O3-CuO (10:90 摩尔比) 1050℃
盐类混合物其次,NaCl-KCl(等摩尔) 663 ℃
不含金属的盐类和有机盐类熔点较低, CO(NH2)2-NH4NO3(59:41)45.5 ℃, AlCl3-MEICl(33:67)-75 ℃, MEI:1-甲基-3-乙基咪唑
酸性燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池
固体氧化物燃料电池
质子交换膜燃料电池的原理与技术
三合一催化电极的构造与功能
40%Pt/C催化剂 研究趋势:从减小铂的颗粒度并提高分散均匀性,到采 用外层为铂的核壳结构或低铂合金,再到非铂催化剂。
贵金属Pt的高成本是燃料电池大规模应用的主 要障碍,以过渡金属M制备M-N4/PPy系催化剂是 一种新的有效尝试。Bashyam在《Nature》上报 到了一种燃料电池低成本CoPPy/C新型催化剂, 此类催化剂不仅有很高氧还原催化活性,而且 有良好的稳定性。 制备方法: 在碳上化学聚合吡咯得到PPy/C复合载体; 浸渍六水合硝酸钴,再用硼氢化钠还原,使
大部分参比电极在小电流密度的情况下属于理 想非极化电极。在金属铂电极上的析氢和脱氢 反应也只有很小的极化电压。

电化学与能量存储

电化学与能量存储
深入。
04
电化学与环境保护
电池回收与处理技术
电池回收的重要性:避免资源 浪费和环境污染
回收方法:分类、破碎、分离、 冶炼等环节
处理技术:电解、热解、生物 降解等
政策法规:各国政府对电池回 收和处理的相关规定
电池对环境的影响与治理
电池生产过程中 的环境污染
电池回收处理技 术
电池对土壤和水 体的影响
方向之一。
固态电池技术的前景与挑战
固态电池技术 概述:利用固 态电解质代替 液态电解质的
电池技术
前景:提高能 量密度、安全 性、充电速度
和循环寿命
挑战:材料稳 定性、成本和
生产工艺
未来储能技术的发展方向与趋势
固态电池:提高能量密度和安全性,降低成本 锂硫电池:高能量密度、环保且成本低 钠离子电池:资源丰富、成本低,适合大规模储能 超级电容器:快速充放电、长寿命、高功率密度
电池回收利用的 意义与价值
绿色电池技术的发展趋势
锂离子电池:高效、轻便、能量密度高,广泛应用于电动汽车和移动设备
钠离子电池:资源丰富、成本低,具有较好的储能潜力 固态电池:无液态电解质,安全性高,能量密度更高,是未来电池发展的 重要方向 微生物电池:利用微生物代谢过程产生电流,具有环保、可持续的优点
感谢观看
汇报人:XX
应用场景:电化 学储能技术主要 应用于可再生能 源并网、峰谷电 调峰、微电网等 领域,提高智能 电网的稳定性和 可靠性。
技术优势:电化 学储能技术具有 响应速度快、充 放电效率高、循 环寿命长等优点, 能够满足智能电 网的高效运行和 能源管理需求。
发展趋势:随着 智能电网的快速 发展和可再生能 源的广泛应用, 电化学储能技术 将迎来更加广阔 的发展前景和应 用空间。

电化学储能简介演示

电化学储能简介演示

技术创新与产业升级
技术创新
电化学储能技术不断发展,各种新型电池材料和电池技术不 断涌现,如固态电池等,提高了储能效率和安全性,降低了 成本,为电化学储能的广泛应用提供了强有力的支撑。
产业升级
随着产业规模的不断扩大,电化学储能产业链不断完善,上 下游企业加强合作,推动产业向高端化、智能化方向发展, 提高产业附加值和竞争力。
电化学储能系统在运行过程中产生的污染 物较少,相较于其他储能技术更为环保。
电化学储能面临的挑战
成本
电化学储能系统的成本较高,主要是由于电池等核心组件 的价格较高。
寿命与可靠性
电化学储能系统的寿命和可靠性受到多种因素的影响,如 充放电次数、工作温度、电池内部化学反应等,这些因素 可能影响系统的长期性能和稳定性。
力质量。
交通领域
燃料电池汽车和电动自行车等交 通工具是电化学储能的重要应用 领域之一。它们利用电池作为能 源储存媒介,提供持续的电能供
应。
航空航天
燃料电池在航空航天领域也有广 泛应用,例如用于卫星、无人机
等航空器的能源供应。
02
电化学储能技术
电池技术
铅酸电池
铅酸电池是最早出现的二次电池,具有高安全性和高性价比,广泛 应用于汽车、电力、通信等领域。
电化学储能简介演示
汇报人: 日பைடு நூலகம்:
目 录
• 电化学储能概述 • 电化学储能技术 • 电化学储能的优势与挑战 • 电化学储能的发展趋势与前景 • 电化学储能案例分析
01
电化学储能概述
什么是电化学储能
电化学储能是一种利用化学反应储存 能量的技术。它通过化学反应将能量 转化为化学键,然后可以在需要时将 化学键转化为电能。

电化学技术在能源存储中的应用

电化学技术在能源存储中的应用

电化学技术在能源存储中的应用一、引言电化学技术是指利用化学反应的物理过程,转化成电能,并将电能储存或转换为其他形式。

电化学技术已经被广泛应用于各种领域,特别是能源存储领域。

本文将讨论电化学技术在能源存储中的应用,并探讨其未来可能的前景。

二、电化学储能技术1.锂离子电池技术锂离子电池是一种以锂离子为媒介,将电能储存并放出的电池。

由于其可重复使用、高能量密度和长寿命,锂离子电池是目前最流行的电化学储存技术之一。

它被广泛应用于家用电器,移动电子设备和电动汽车等领域。

2.铅酸电池技术铅酸电池是一种传统的电池技术,由于其低成本、稳定性和可靠性,仍然被用于许多应用中。

然而,铅酸电池的能量密度相对较低,且寿命较短。

3.钠离子电池技术钠离子电池是一种相对较新的储能技术,它主要是由钠离子和电解质相互作用,转化为电能。

钠离子电池相对于锂离子电池拥有更高的安全性和更高的能量密度,但也存在一些问题,如循环寿命和可持续性等方面的限制。

4.纳米电池技术纳米电池是一种使用纳米技术制造出的电池,它通常以纳米材料和甚至单个分子构成。

由于其体积小、能量高且可重复使用的特点,纳米电池是一种非常有潜力的能源存储技术。

三、电化学存储技术的未来前景1.增强储能系统的可持续性随着全球对可持续能源的需求日益增加,电化学储能技术已成为解决可再生能源储存问题的主要方式。

通过使用电池储存不稳定的太阳能和风能,电力可以被转化为可储存形式,并在需要时提供。

储能技术的发展将使可再生能源成为更加可靠、环保和经济的能源来源。

2.提高储能系统的效率电化学储能技术存在一些问题,其中最主要的问题是能量效率问题。

虽然电池的能量密度和可循环次数已经提高很多,但其能量转换效率仍然比较低。

随着科技的不断进步,我们有望在未来看到更高效的电化学储能技术的出现。

例如,一些研究人员正在探索使用纳米技术来改善电化学储能系统的能量利用。

3.实现更少领域的应用随着技术的不断进步,电化学储能技术有望被应用于更广泛的领域,例如电动车、家庭储能以及航空和电网系统等。

(2024年)化学与能源ppt优秀课件

(2024年)化学与能源ppt优秀课件

能源利用
通过化学反应提高能源的利用 效率,如催化剂可以加速化学 反应速率,提高能源的利用率 。
新能源开发
利用化学原理和方法开发新的 能源形式,如太阳能电池利用 光电效应将太阳能转换为电能

6
02
化学反应与能源转换
2024/3/26
7
化学反应中能量变化
化学反应中的能量变化表现为吸热或放热,与反应物和生成物的总能量差有关。
随着光伏材料性能提升和制造成本降低,太阳能光伏技术将成为主导未
来能源领域的重要技术之一。
02
风能发电技术
风能作为一种清洁、可再生的能源,其发电技术将不断完善,并在全球
范围内得到广泛应用。
2024/3/26
03
氢能及燃料电池技术
随着氢能储存、运输和应用技术的不断突破,以及燃料电池性能的提高
和成本的降低,氢能及燃料电池技术将在未来能源领域占据重要地位。
化学反应的焓变(ΔH)表示反应过程中的能量变化,正值表示吸热,负值表示放热 。
化学反应中的能量变化可以通过实验测定,如量热法、光谱法等。
2024/3/26
8
燃烧反应与热能转换
燃烧反应是一种放热反应,通常 涉及氧气与可燃物的反应,产生
热能和光能。
热能转换是指将燃烧产生的热能 转换为其他形式的能量,如机械
煤炭液化技术
将煤炭转化为液体燃料, 如煤制油、煤制甲醇等, 实现煤炭的高效利用。
洁净煤技术
采用先进的燃烧和污染控 制技术,减少煤炭燃烧产 生的污染物排放。
16
石油清洁高效利用技术
石油炼制技术
通过蒸馏、裂化、重整等工艺, 将原油转化为各种石油产品,如
汽油、柴油等。
2024/3/26

电化学储能技术的研究与开发

电化学储能技术的研究与开发

电化学储能技术的研究与开发一、引言电化学储能技术是一种通过电化学反应将电能储存于化学物质中,随后再将其释放出来的技术。

这种技术具有很高的能量密度和转换效率,因此在能源储备领域具有非常广阔的应用前景。

本文将就电化学储能技术的研究与开发进行阐述。

二、锂离子电池锂离子电池是一种电化学储能技术应用最为广泛的电池类型之一。

它由负极、正极和电解液三个部分组成。

锂离子电池的正负极都包含锂离子,在充电和放电的过程中,锂离子在正负极之间来回流动,从而实现电能的储存和释放。

近年来,随着新型材料的研发和制备技术的不断提升,锂离子电池的能量密度和循环寿命得到了显著提高。

据统计,目前业内最高能量密度的锂离子电池能够达到250Wh/kg,循环寿命可达到数千次。

三、氢燃料电池氢燃料电池是一种直接将氢气和氧气反应产生电能的电化学储能技术。

它的工作原理类似于锂离子电池,不同之处是氢气和氧气在该电池中直接反应,并产生电子和水。

氢燃料电池的优点在于,它所产生的氢气可以从各种来源中获取,包括天然气、生物质和水。

而且,氢燃料电池所产生的唯一副产品就是水,不会对环境造成污染。

因此,氢燃料电池被认为是未来能源革命的主要推动力量之一。

四、纳米复合电极材料纳米复合电极材料是一种通过将纳米颗粒和其他复合材料组成电极材料的技术。

这种材料能够提高电池储能和传输效率,进一步提高电池性能。

纳米复合电极材料的制备涉及到诸多领域,包括化学合成、材料科学和纳米技术等。

这类材料的表面积和通透性都得到了显著提高,使得电极材料的效率和性能得到了显著提高。

五、超级电容器超级电容器是一种具有高速充电和放电能力的电化学储能技术,属于化学电容器的一种。

它的储能机制与电池不同,是通过静电作用储存电能,并且具有长寿命和高能量密度的特点。

近年来,随着电池技术的不断突破和纳米复合材料的发展,超级电容器的能量密度和循环寿命也得到了显著提高。

目前业内最高能量密度的超级电容器可达到近20Wh/kg,循环寿命可达到数万次。

电化学储能技术在新能源中的应用

电化学储能技术在新能源中的应用

电化学储能技术在新能源中的应用电化学储能技术是一种储能方式,它的出现可以帮助我们更好地使用新能源。

在现在的社会中,新能源已经越来越受到重视,因为它可以为我们创造更清洁的环境和更可持续的发展。

而电化学储能技术的应用,则可以使我们更加高效地利用新能源,实现可持续发展。

一、电化学储能技术简介电化学储能技术是将电能通过化学反应转化成其他形式的能量,并将其储存在电池或电容器中。

而在需要使用这些能量时,则通过逆向化学反应使储能器输出电能。

常见的电化学储能技术包括铅酸电池、锂离子电池和超级电容器等。

在这些储能器中,化学能量的转化和储存是通过离子在电解质中移动来实现的。

二、电化学储能技术在新能源中的应用1. 太阳能太阳能是目前使用较为广泛的一种新能源,但是它的能量输出是不稳定的,因为它受到天气、地理位置等因素的影响。

而电化学储能技术可以很好地解决太阳能的不稳定性。

当太阳能输出较为充沛时,电化学储能器可以将多余的电能存储下来,以便在天气不好或能源需求增加时使用。

2. 风能风能是另一种不稳定的新能源,虽然它受到天气等因素的影响较小,但还是难以满足我们的能源需求。

而电化学储能技术可以帮助我们对风能进行合理利用。

当风能输出较为充沛时,电化学储能器可以将多余的电能存储下来,以便在风速降低或能源需求增加时使用。

3. 电动汽车电动汽车也是新能源的一种,它可以为我们带来更低的能耗和更少的环境污染。

但是,电动汽车的续航里程还不如传统燃油汽车。

而电化学储能技术可以改善电动汽车的续航能力。

将电化学储能器安装在电动汽车中,可以让它储存过程中产生的能量,并在需要时输出。

三、电化学储能技术的优势电化学储能技术具有多种优势,包括:1. 可以高效地转换和储存电力电化学储能技术能够将电能转化为其他形式的能量,并将其储存起来。

这种能量转换和储存的效率非常高,可以实现高效能量管理。

2. 可以适应不同的能源需求由于新能源的输出是不稳定的,可以利用电化学储能技术来储存能量,以便在需要时使用。

电化学储能技术与工程

电化学储能技术与工程

电化学储能技术与工程电化学储能技术与工程是一种新型的能量储存技术,可以将电力转化为化学能,通过储存化学能来保存电能。

这种技术广泛应用于电动汽车、电网调节、新能源发电和储能等领域。

本文将深入探讨电化学储能技术与工程的原理、应用和未来发展前景。

一、电化学储能技术的原理电化学储能技术的原理是将电能转化为化学能,通过化学反应将电荷分离并存储下来,在需要时将其反转为电能。

电化学储能技术通过储能装置将化学反应产生的热量、气体等释放出来,将其转化为电能,从而实现能源转换。

目前,电化学储能技术主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠-硫电池、超级电容器、流动电池等。

这些技术都有各自的特点和应用范围,其中锂离子电池被广泛应用于电动汽车、储能系统和便携式电子产品,超级电容器主要用于短时高功率输出领域,流动电池则适用于大规模能量存储。

二、电化学储能技术的应用1、电动汽车当今汽车行业已经进入了全球电动汽车大规模普及的时代。

电化学储能技术在电动汽车领域的应用,极大地促进了电动汽车的发展。

锂离子电池是电动汽车领域最常用的电化学储能技术之一,具有高能量密度、充电效率高、重量轻等优点。

2、储能系统电化学储能技术的应用也推动了储能系统领域的发展。

储能系统应用于可再生能源尤为重要,因为它可以将不可控制的可再生能源稳定地储存,最终实现功率输出和分布式电源调节。

电化学储能技术具有高可靠性、高稳定性、远程调节等优势。

3、便携式电子产品电化学储能技术也在便携式电子产品领域得到了广泛应用。

锂离子电池因为其高能量密度和高放电效率,是便携式电子设备的理想储能方案。

通过电化学储能技术,手机等移动设备的使用时间得到极大延长,也带动了不少的相关产业发展。

三、电化学储能技术的未来电化学储能技术的未来发展趋势将主要集中在两个方面。

其一是技术的进一步创新和发展。

科学家们可以通过改进材料、设计新型化学反应装置等手段,提升电化学储能技术的储存能力、充电速度和循环寿命等。

化学能转变为电能幻灯片

化学能转变为电能幻灯片
总之:一般都用还原性较强的物质作负极,负 极向外电路提供电子;用氧化性较强的物质 作为正极,正极从外电路得到电子;在电池 内部,两极之间填充电解质溶液。放电时, 负极上的电子通过导线流向用电器,从正极 流回电池,形成电流。
二、化学电源——应用之一
请阅读课本P26-27有关锌锰干 电池内容,写出酸性和碱性锌锰 干电池的电极反应式,并比较二 者的优缺点。
阳极:PbSO4+2H2O →PbO2 + 4H++SO42- +2e阴极:PbSO4 +2e- →Pb + SO42-
电解池反应:
阅读思考:
银-锌电池
钮扣电池:不锈钢制成一个由正 极壳和负极盖组成的小圆盒,盒 内靠正极一端填充由Ag2O和少量 石墨组成的正极活性材料,负极 盖一端填充锌汞合金作负极活性 材料,电解质溶液为浓KOH溶液, 已知电池内Zn的氧化产物为ZnO, 广泛用于电子仪器的电源。请书写电 极反应式和电池反应。
电流方向:正极(+)→负极(-)(闭合液:阴阳离子作定向移动
阴离子(SO42-)→阳极(Zn片) (内电路) 阳离子(H+)→阴极 (Cu片)
Zn2+进入溶液补充少H+引起的电荷变化,
整个电解质溶液呈电中性(即电荷守恒)
溶液的PH由小变大
(1)利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。 (2) 碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池,加 速铁屑的氧化。氯化钠溶于水,形成了电解质溶液。 (3)负极:2Fe16→2 Fe2+ + 4e- , 正极:O2+2H2O +4e-→4OH-, 总反应方程式是:4 Fe+3O2+6H2O=== 4Fe(OH)3

电能与化学能之间的转换过程(ppt 62页)

电能与化学能之间的转换过程(ppt 62页)
• 镉汞电池(Weston电池) 负极:镉汞齐(含12.5%Cd的汞齐) 正极:汞和硫酸亚汞的糊状体 电解液:CdSO4.H2O的晶体及其饱和溶液.为了导电良好 在正极中加入些水银. 电池符号:
(-)Cd-Hg(12.5%)|CdSO4. H2O(饱和) |Hg2SO4(S) |Hg+(+) 电极反应:
• 单位:S(西门子)或 Ω-1 (欧姆 -1 )
二、电导率 • 定义:电阻率的倒数
κ =1/ρ =(1/R)(l/A)=L(l/A) • 单位:S m -1 • 物理意义:两平行电极面积各为1m2 ,两极间距离为1m
时电解质溶液的电导。
三、摩尔电导率 定义:在相距1m的两平行电极之间放置含有1mol电解质的溶液,
二、液体接界电势和盐桥
1、液体接触电势 liquid junction potential 在两种不同的电解质溶液或是电解质相同而浓度不同 的溶液界面上会形成双电层,产生微小的电势差,称 为液体接触电势。
2、举例 a.0.1MHCl 0.01MHCl VH+>VCl右边带正电,左边带负电 b. 0.1MKCl 0.1MHCl VH+>VK+ 左边带正电, 右边带负电 26.78mV c. 0.1MHCl 0.05MKNO3 VH+>VK+ VCl-≈VNO3右边带正电,左边带负电
德拜-休克尔根据离子氛的概念,并引入若干假定,推导
出强电解质稀溶液中离子活度系数 的计算公式,称为德
拜-休克尔极限定律。
lgi Azi2 I
由于单个离子的活度系数无法用实验测定来加以验证,这个公式用 处不大。德拜-休克尔极限定律的常用表示式:
lgA|zz| I
这个公式只适用于强电解质的稀溶液、离子可以作为点电荷处理的 体系。式中 为离子平均活度系数,从这个公式得到的 为理论计 算值。用电动势法可以测定 的实验值,用来检验理论计算值的适 用范围。

电化学——能量转化与守恒

电化学——能量转化与守恒

电化学——能量转化与守恒背景资料[资料1]从1799年伏打发明电池到今天已2个世纪,化学电源简称电池,有了长足的进步。

尤其是第二次世界大战以来的50多年里,发展更是迅猛异常。

第二次世界大战开始时,锌锰干电池、铅酸蓄电池占了很大优势。

可使用的电池品种为数极少,而且它主要限于汽车、信号和无线电方面的应用。

现在化学电源的面貌发生了翻天覆地的变化,在太空邀游的人造卫星、宇宙飞船和空间站,在天空飞翔的导弹、火箭和飞机;在地面生机蓬勃的工厂、医院、学校;在城市周围的机场、车站、码头和港口;在地下推进的矿藏采掘、石油勘探;在水上作业的海洋养殖、海洋运输和捕鱼船队;在水下游戈的潜艇和鱼雷;在人们日常生活、工作中使用的电子表、计算器、随身听、手机;在人体心脏中安放的起搏器……这一件件科技成就,这一桩桩国计民生的大事,哪一样能离开化学电源技术的发展?锌锰干电池和铅酸蓄电池,由于其价廉、实用,至今仍有很大的市场。

但是,随着当前高新技术领域迅猛发展的需要,新型化学电源的重要性越来越突出。

锌银电池卓越的大电流、镉镍电池充放电的长寿命和锂电池的轻巧高能等,越来越受到人们的广泛喜爱和欢迎。

特别是近年来崛起的燃料电池,更是以独特的优点备受世界各国青睐。

新型化学电源不断地顺应时代潮流脱颖而出,发展面貌日新月异,我们看见新型化学电源叱咤风云的时代已经来到。

[资料2]任何一个有实用价值的化学电源,简称电池,都应包括下面五个基本部分:分别用两种不同材料组成的电极--正极和负极;用以将电极分在两个空间的隔膜;电解液和外壳(电池盖和电池壳体)。

对最为常见的筒式高能锌锰干电池而言:(1)炭棒及周围黑色二氧化锰构成电池的正极。

其中炭棒是导电骨架,二氧化锰是活性物质。

它在电极上发生的反应为:2MnO2+2H+2e→2MnOOH(2)金属锌制的电池外壳是负极。

电池放电时,负极上发生的反应为:Zn+2NH4Cl-2e→Zn(NH3)2Cl2+2H+(3)在锌皮与二氧化锰之间的多层纸板是隔膜。

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世界上第一辆电动汽车于1881年诞生,发明 人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫,这是一辆 用铅酸电池为动力的三轮车。1886年被视为 燃油发动机汽车的诞生日-奔驰1号 。
2007年9月24日上午,位于上海老城厢老西门的11路超级电 容公交车示范线运行。
便携式燃料电池的潜在应用
二次电池应用
主要为接近常温操作(45-60℃)的质子交换膜燃料电池
按离子导电类型区分:
二、电化学基础
1、电解质
化学电源对电解质的基本要求:
✓ 离子导电,电子绝缘 ✓ 高的离子电导率,宽的电化学稳定窗口
电解质体系分类:
按物理状态区分:
① 液体电解质:水性溶液,有机溶液(溶剂+溶质:酸、碱、盐) ② 熔融盐:高温熔盐,常温熔盐(又叫离子液体) ③ 凝胶电解质:将液体电解质分散在淀粉、聚合物等中形成均一相 ④ 全固态电解质 :聚合物电解质,无机固体电解质
能量的基本性质
不同的能量形态之间可以相互转换: 化学能热能机械能 电能 能量在空间和时间上的转换:能量的传输和储存 能量转换的基本规律:能量守恒定量:输入-输出=储存
能量不仅有“量”的多少,还有“质”的高低。 物质的运动多种多样,但就其形态而论只有有序和无序两大类,有 序运动对应的能量叫有序能,无序运动对应的能量叫无序能。例如, 一切宏观整体运动的能量(包括机械能)或大量电子定向运动的电 能是有序能,物质内部分子杂乱无章的热运动则是无序能。
电化学能量储存与转换装置
电化学能量储存与转换的主要方式:
1、一、超级电容器:电极/电解质界面静电感应-双电层充放电
4、燃料电池(特殊一次电池)
5、光电化学电池:
(1)染料敏化太阳能电池(太阳能 ➔ 电能)
(2)可再生燃料电池(太阳能➔电能➔化学能➔电能)
✓ 由于煤炭的能量密度和能量品质较低,给环境和运输造成 巨大压力。目前,我国CO2的年排放总量在世界排行第一。由 于汽车的保有量快速增加,CO2排放有进一步增加的趋势。 ✓能源利用率低,GDP占全球的6%,但耗煤31%,油大于8%。 美国和日本的人均GDP能耗仅为我国的0.19倍和0.12倍。提 高能源利用率关键是要改善能源消费结构和能源的高效利用。
电化学反应与一般氧化还原反应的区别 ➢ 氧化还原反应:热能的吸收或释放, 可以获得 无序的热能:
2H2 + O2 → 2H2O, -G = 237.2 KJ/mol
一般热机发电效率:大多不超过40%
➢ 燃料电池反应:化学能直接变成有序的电能, 60%或更高效率!
应用电化学的发展概况:
1799年 Volta 发明“伏特电堆” 1807年Davy用电解法得到钠和钾 1859年Planet 发明铅酸电池 1868年G.Lec Lanche研制出锌锰干电池 1899年发明Ni-Cd电池,1951年Ni-Cd电池密封化 1911年我国生产干电池和铅酸蓄电池(上海交通部电池厂) 1929年创建了上海天原化工厂,它是中国最早的氯碱工业 20世纪50年代Bacon在燃料电池方面进行了先驱性工作(其 概念最早由William Grove于1839年提出) 1990年Sony首次大规模推出锂离子电池 1991年M. Gratzel提出染料敏化太阳能电池
进入21世纪,可再生能、核能将成为世界能源的 主角,清洁能源时代来临。可充电电池和燃料电 池将大规模用于可移动装置(如电动自行车、电 动汽车)。
国内现状与发展趋势
✓ 2003年消耗约2.67亿吨石油,世界第二,约40%依赖进口; 目前已经达到55%。2000年煤炭消耗13亿吨标煤,2008年达 到28亿吨,连续保持世界第一。煤炭占能源总消费比例高达 70%。
早期的电化学能量转换装置
1836年,英国的丹尼尔对 “伏特电堆”进行了改良。 不是最早的盐水溶液,而 用稀硫酸作电解液,解决 了电池极化问题,制造出 能保持平稳电流的锌─铜 电池,又称“丹尼尔电 池”。丹尼尔电池最早用 于电报机。
(1831年英国的物理学家、化学家迈克尔·法拉第发现电磁感 应现象,数十年后发电机大规模发电)
有序能
高品质能
完全转换 不完全转换
无序能
低品质能
能源更迭与社会发展
人类社会已经经历了三个能源时代: 柴火时期:生物质燃料为主要能源的“火”时代; 煤炭时期:18世纪诞生蒸汽机,引起动力和产业革命, 19世纪末,电力全面推广,电动机代替蒸汽机; 石油时期:20世纪中叶,石油和天然气资源发展,内燃 机和燃油发动机大量用于交通工具(汽车、飞机等)
电化学能量储存与转换文稿演示
优选电化学能量储存与转换
能源的另一种分类:
(1)一次能源 即可供直接利用的天然能源,如煤、石油、风能、水能等。 其中,煤、石油,天然气、核燃料是非再生能源,而太阳 能、水能和风能等是可再生能源。
(2)二次能源 由一次能源直接或间接转换而来的能源,如电、蒸气、焦 炭、煤气、氢、活泼金属等。
✓ 低碳生活是人类发展和现代文明的要求。包括三个方面: 节能提效,使用新能源,化石能源洁净化(减排)。
二、电化学能量储存与转换概要
电化学能量储存与转换的基本模式
光电化学 太阳能电池
光能
光合作用→生物质能, 光解制氢
电能
电池充电,材料制备 电池放电
化学能
Fuel cell H2 O2
Electric power output
化学电源的应用--可移动电源
✓ 便携式电器:收录机;智能卡;计算器;手机; 电脑……
✓ 军用装置:通讯;导弹;智能化步兵…….. ✓ 航天航空:人造卫星,飞船….. ✓ 医用:心脏起搏器,助听器,备用电源 ✓ 交通:汽车照明、起动;(混合)电动车 ✓ 能量储存:供电平衡、可再生能的储存
化学电源应用的实例
电化学技术用于
可再生能的储存
hv
与转换
Photosensitive catalyst
Towards Artificial Leaves for Solar Hydrogen and Fuels from Carbon Dioxide
Samir Bensaid, et al. CHEMSUSCHEM, 2012, 5, 500-521
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