光电化学电池绝密资料PPT课件
高中化学鲁科版 选修一 3.1 电池探秘-化学能与电能(共23张PPT)
自我检测
3.(2013·长春高一检测)将锌片和铜片用导线连接 置于同一稀硫酸中,下列叙述正确的是( ) A.锌片是正极 B.电流从锌片流向铜片 C.氢气在锌片上析出 D.若锌片、铜片同时有气泡冒出,则说明锌片不纯
自我检测
4、如图装置,电流表G发生偏转,同时A极逐 渐变粗,B极逐渐变细,C为电解质溶液,则A、 B、C应是下列各组中的哪一组( )
学
以
①
致
(×)
②
(×)
用
③
⑤
(∨)
④
(∨)
(∨)
自我检测
2、下图是课外活动小组设计的用化学电源 使LED灯发光的装置。 下列说法错误的 是
A.铜片表面有气泡生成 B.装置中存在“化学能→ 电能→ 光能”的转换 C.如果将硫酸换成柠檬汁,导线中不会 有电子流动 D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变
鲁科课标版选修一第三章第一节
一、化学电源—原电池
学习 目标
学习 重点
了解原电池的概念、反应原理 及构成
原电池概念、反应原理、构成
你知道吗?化学能除了可以转化为光能、热能,
还可以间接转化为电能—火力发电:
化学能 燃烧 热 蒸汽 机械能 发电机 电
(燃料)
能
(涡轮机)
能
请你评价这种能量转化方式有无缺点?
3、电极反电极总离子反应
原电池正负极 电极反应式 发生的反应
负极
Zn-2e-=Zn2+ 氧化反应
正极
2H++2e-=H2↑ 还原反应
Zn+2H+=Zn2++H2↑(两个电极反应之和)
通过实验思考构成原电池需要哪些条件?
光电效应光电效应ppt光电效应课件
光电效应光电效应ppt光电效应课件光电效应知识背景:1887年,赫兹在证明麦克斯韦波动理论的实验中,首次发现了光电效应。
当时,赫兹注意到,用光特别是紫外光照射处在火花间隙下的电极,会使火花容易从电极间通过。
勒纳于1900年对这个效应也进行了研究,并指出光电效应应是金属中的电子吸收了入射光的能量而从表面逸出的现象。
上图即为实验装置图,入射光通过石英窗照射到金属表面(阴极)时,就有电子发射出来,当有电子到达阳极时,外电路就有电流。
若光电效应应仅此而已,则并没有什么惊奇之处。
事实上,从光电效应的实验中得到的部分结果,用经典的电磁理论却无法解释。
光电效应课件的一些重要的演示结果如下:(1)当发生光电效应时,光照强度不变时,随着电压的增大,电路内的电流也在增大,但是不会无限增大,有一个最大值,这个最大值就是饱和电流。
当光照强度再增大时,饱和电流的值也会相应的增大。
(2)当外加正向电压V足够大时,从阴极发射的电子将全部到达阳极,光电流i达到饱和。
课件演示发现,在入射光频率v一定时,饱和电流i与光强I成正比。
(3)通常即使加上反向电压,回路中还是有电流,但当反向电压大于一临界值时,电流为零,此临界值称为截止电压-V。
课件演示发现:当入射光频率v一定时,同种金属阴极材料的截止电压-V相同,与光强无关。
(4)尽管对特定的金属阴极材料,截止电压-V与光强度I无关,但它与入射频率v成正比。
从课件演示可以看到每一种阴极材料,都分别有确定的截止频率v0,称为观点效应的红线。
入射光频率v必须大于此值,才能产生光电流,否则,不论光强多大,都无光电流。
v0随着阴极材料的不同而改变。
(4)解释上述问题理论基础:1905年,爱因斯坦提出了光子假设。
这个假设认为,当光照到阴极表面时,所发射的一个电子是从一个单一能量量子获得能量。
这种能量量子被称为光子,它的能量与电磁波的频率v有关,大小为ε=hv,h为普朗克常量。
按照爱因斯坦的观点,当光入射到阴极表面时,光子被电子吸收,电子获得了hv的能量。
光电化学电池(绝密资料)
6 半导体-电解液结区电容
1/Ctotal=1/Cdiff+1/CSC+1/CH+1/CG Ctotal ≈CSC
7 光照下的半导体-电解液结
由于半导体-电解液结与半导体-金属结类似,可以利 用金半结的相关理论(Gartner’s model)来处理 半导体-电解液结。 结果如下:
ห้องสมุดไป่ตู้
Io,光通量;α,吸收系数; w,耗尽区宽度;Lmin,扩 散区宽度。
为 了 开发 廉价高效的新材料用 于PEC电池,we need know more…….
3 半导体-电解液结
电子附在半导体电解液的界面处, 以维持材料的电中 性。
4 如何选择电解质
半导体-电解液界面的接触电势, is equal to EfEf,redox. 那么我们能做出接触电势等于半导体带隙的PEC电 池吗? 答案: 最大的接触电势只能是半导体带隙的一半,因此对 于给定的半导体材料,最合适的电解质应该满足: Ef,redox ≈ Ef,intrinsic.
5 如何把氧化还原电势与半导体的费米 能级做比较
在固体物理中,真空中电子的能量规定为0 eV,作为其他 电子能量的基准;固体中电子的能量都小于之,因此能量都为 负值; 在电化学中,选取标准氢电极(NHE)的电极电势作为比 较的基准,0 V;其他氧化还原对与之组成原电池,所测得的 电池电压即为该氧化还原对的电极电势; 如何把二者联系起来呢? Ef,redox=-4.5 eV- eoEredox
Photoelectrochemistry Cell ——光电化学电池(PEC)
Reporter:wisune Date:2014.08.27
1 光电化学电池的感性认识
图 1 染料敏化电池
《光电二极管光电池》PPT课件
一、光电二极管 光电二极管等效电路示图 (d) 中。 因为光电二极管总是在反向偏 压下工作,所以iD =iS,iS和 光电流iφ都是反向电流。
为了符合人们通常的观察习 惯,把图中第三象限的伏安 特性在i和u倒转后变到第一 象限中,如图 (a)所示。其 中,弯曲点M′所对应的电 压 值 V″ 称 为 曲 膝 电 压 。 为 分析方便,经线性化处理后 的特性曲线如图所示。
这是一种由金属和半导 体接触所制成的光电二 极管,所以这种光电二 极管也称为金属半导体 光电二极管:
M
-
++ ++ ++ ++ ++
S
当金属和n型半导体接触时, 由于金属的费米能级比半导 体的费米能级低,n型半导体 内的电子便向金属内移 动.结果金属一侧带负电。
半导体一侧带正电,形 成内电场。由于内电场 的存在,它将阻止n型 半导中的电子继续移向 金属.直至建立起稳定 的内部电场。
异质结光电二极管有Si-PbS, CdS-PbS,Pb1xSxSb-Pbs,Pb1-xSnxTe-PbTe…等。
四、雪崩光电二极管(APD)
雪崩光电二极管是利用二极管在 高的反向偏压下发生雪崩倍增效 应而制成的光电探测器。
这种器件有电流内增益,一般硅 或锗雪崩光电二极管电流内增益 可达102--103,灵敏度高,响应 速度快,在超高频的调制光照射 下仍有很显著的增益。
要的。图是光电二极管的噪声等效电路。对高频应用,两个主要的噪声源是
散粒噪声
和电阻热噪声
。
i2 nTຫໍສະໝຸດ ins 2所以输出噪声电流的有效值为
I n (ins 2 inT 2 )1/ 2
[2e(is
2024年度高考化学化学电源课件(共29张PPT)
属于二次电池,放电时可将化学能 转变为电能,充电时可将电能转化
为化学能。
2024/3/24
锂离子电池
具有工作电压高、能量密度大、自 放电率低、无记忆效应等优点,广 泛应用于便携式电子设备中。
燃料电池
通过燃料与氧化剂的化学反应直接 产生电流的发电装置,具有能量转 化效率高、环境友好等特点。
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9
原电池的构成条件
03
电极材料
电解质溶液
闭合回路
通常由两种不同的金属或金属与非金属导 体组成。
电极材料需浸泡在含有能自发进行氧化还 原反应的电解质溶液中。
构成闭合回路,使电子能在外电路中定向 移动。
2024/3/24
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原电池的种类与特点
干电池
以糊状电解液来产生直流电的化学 电池,常见的一次性电池。
01
电池回收的重要性
电池中含有大量有价值的金属和化学物质,通过回收可以实现资源的再
利用,减少对自然资源的开采和消耗。
02
电池回收的技术与方法
目前常用的电池回收技术包括湿法冶金、火法冶金和生物冶金等。这些
方法可以有效地提取电池中的金属和化学物质,实现资源的再利用。ຫໍສະໝຸດ 2024/3/2403
电池再利用的途径
放电容量 × 放电电压 / (反应物总能量 - 生成物 总能量)
3
充电过程能量转化效率
充电容量 × 充电电压 / 输入电能
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提高化学电源能量转化效率的方法
优化电极材料
提高电极材料的催化活 性和导电性,降低内阻
2024/3/24
改进电解质
提高电解质的离子导电 性和稳定性,减少副反
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高中化学电池部分 ppt课件
二、利用自发的氧化还原反应设计电池
1. 利用“还升失氧,氧降得还”在已知氧化还原反应 拆 分为两个半反应;
2. 根据“负氧化、正还原”找出正、负极材料 3. 3. 选择电极材料的 (1) 电解质溶液一般要能够与负极发生反应 (2) 如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连
2021接/3/3盐0 桥),则左右两个容器中的电解质溶液应选 7
2、比较金属的活泼性
迁移应用2 X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相
连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时,X为负
极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连
时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发
生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是
(
)
A.X>Z>W>Y
B.Z>X>Y>W
C.X>Y>Z>W
蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶
液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (3)活泼性不同的两金属,活泼性差别越大,腐蚀
越快。 (4)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越
大,腐蚀越快。
2021/3/30
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钢铁表面形成的微小原电池示意图
2021/3/30
解析 (。1)由于B电极质量不变,则A极材料为Cu, B极为正极。 (2)乙池电解饱和NaCl溶液,且C为阳极,D为阴 极。 (3)A极质量减少0.64 g,电子转移0.02 mol,则
乙 池产生0.02 mol OH-,生产0.01 mol H2。 2021/(3/304)可利用Fe置换出Cu,再用Cl2将Fe2+氧化即可。 37
碱 负极 性 正极
2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
电池知识介绍PPT课件
电池
最好的电池是什么
7
电池
最好的电池是什么
8
电池
完美的锂离子电池?
9
电池 锂离子电池的历史
完美的锂离子电池?
镍镉 NiCd
镍氢
NiMH
1912 G.N. Lewis 金属锂电池 研究工作 1970 金属锂电池(一次性)投入商业生产和应用
可充电的金属锂电池研发失败 1991 索尼公司成功推出非金属态的锂离子可充电电池
10K:NiMH
75K:厚电
150K:4.2V Li-Ion
47K:薄电
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电池
NTC原理
ID NTC P-
电池的保护回路
3V 上拉电阻(10K)
CPU I/O Vntc
电池
手机接口电路
NTC原理:电阻转电压A/D转换根据不同电压值识别电池的温度 NTC电阻值随电池的温度变化
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电池
电池的保护回路
聚合物自复保险丝由聚合物基体及使其导电的碳黑粒子组 成。由于聚合物自复保险丝为导体,其上会有电流通过。当 有过电流通过聚合物自复保险丝时,产生的热量(为I2R) 将使其膨胀。从而碳黑粒子将分开、聚合物自复保险丝的电 阻将上升。这将促使聚合物自复保险丝更快的产生热、膨胀 得更大,进一步使电阻升高。当温度达到125°C时,电阻变 化显著,从而使电流明显减小。此时流过聚合物自复保险丝 的小电流足以使其保持在这个温度和处于高阻状态。当故障 清除后,聚合物自复保险丝收缩至原来的形状重新将碳黑粒 子联结起来,从而降低电阻至具有规定的保持电流这个水平。 上述过程可循环多次.
电池的保护回路
4.25V~35V 2.3V~2.5V 5A / (PTC,Fuse) 标识电阻,标识码 库仑计 RTS
砷化镓太阳电池PPT课件
GaAs具有直接带隙的能带结构,带隙宽度为1.42ev,作为太 阳电池材料,GaAs具有良好的光吸收系数。
第19页/共26页
在波长0.85μm以下,GaAs的光吸收系数急剧升高, 达到104/cm2,比硅材料要高1个数量级,而这正是太阳光谱 中最强的部分。因此,对于GaAs太阳电池而言,只要厚度达 到3μm,就可以吸收太阳光谱中的95%的能量。
所以一直到90年代初期,砷化镓的应用基本限于光电子器
件和军事用途。
第6页/共26页
1、GaAs的发展历程——黄金时 代
由于认识到其优异性能及其战略意义人们不断地对砷化镓材料器件及
应用进行研究与开拓,这些工作为今天的大发展打下了基础。
砷化镓器件有分立器件和集成电路。现在集成电路已不是硅的一统天下,砷化镓集成电 路己占集成电路市场份额的2%强。 已获应用的砷化镓器件有: ➢微波二极管,耿氏二极管、变容二极管等 ; ➢微波晶体管:场效应晶体管(FE T).高电子迁移率晶体管(HEMT) ,异质结双极型晶体管 (HBT)等; ➢集成电路:微波单片集成电路(MMIC )、超高速集成电路 (VHSIC) 等; ➢红外发光二极管 :(IR LED); 可见光发光二极管 (LED,作衬底用)
第17页/共26页
3、GaAs太阳电池的特点——缺 点
资源稀缺,价格昂贵,约Si材料的10倍;
污染环境,砷化物有毒物质,对环境会造成污染;
机械强度较弱,易碎;
制备困难,砷化镓在一定条件下容易分解,而且砷材料 是一种易挥发性物质,在其制备过程中,要保证严格的 化学计量比是一件困难的事。
材料密度大,GaAs材料密度为5.32g/cm3,是Si材料密 度的2倍多
第15页/共26页
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Io,光通量;α,吸收系数;
w,耗尽区宽度;Lmin,扩 散区宽度。
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8 对电极的选择
对电极应该具有很好的导电性,经济,在电解液中要 稳定,最关键的是其表面的电极反应要可重复且速率 快。 常用的对电极: 铂、金; 石墨棒,玻璃碳。
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Over. Any questions?
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Photoelectrochemistry Cell ——光电化学电池(PEC)
Reporter:wisune Date:2014.08.27
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1 光电化学电池的感性认识
图 1 染料敏化电池
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图2 光电解电池
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图3 光催.化电池
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2 光电化学电池的分类
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开发利用太阳能,是人类在今 后几个世纪无法回避的历史使 命…….
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5 如何把氧化还原电势与半导体的费米 能级做比较
在固体物理中,真空中电子的能量规定为0 eV,作为其他 电子能量的基准;固体中电子的能量都小于之,因此能量都为 负值;
在电化学中,选取标准氢电极(NHE)的电极电势作为比 较的基准,0 V;其他氧化还原对与之组成原电池,所测得的 电池电压即为该氧化还原对的电极电势;
为了开发廉价高效的新材料用 于PEC电池,we need know more…….
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3 半导体-电解液结
电子附在半导体电解液的界面处, 以维持材料的电中 性。
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4 如何选择电解质
半导体-电解液界面的接触电势, is equal to EfEf,redox. 那么我们能做出接触电势等于半导体带隙的PEC电 池吗? 答案: 最大的接触电势只能是半导体带隙的一半,因此对 于给定的半导体材料,最合适的电解质应该满足: Ef,redox ≈ Ef,intrinsic.
如何把二者联系起来呢? Ef,redox=-4.5 eV- eoEredox
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6 半导体-电解液结区电容
1/Ctotal=1/Cdiff+1/CSC+1/CH+1/CG
Ctotal ≈CSC
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7 光照下的半导体-电解液结
由于半导体-电解液结与半导体-金属结类似,可以利 用金半结的相关理论(Gartner’s model)来处理半导 体-电解液结。