发展中的化学电源_ppt

减少污染
节约资源
实践活动
• 调查市场常见电池的种类、应用和回收 价值。
铅蓄电池的充电过程——电解池
阴极： PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42阳极： PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e电池总反应：2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
=2PbSO4+2H2O
铅蓄电池的充放电过程
放电
PbO2 + Pb + 2H2SO4
4Al - 12e-= 4Al 3+
正极： 3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH 电池总反应： 4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3↓
补充
Al
Mg
NaOH溶液 负极：2Al+8OH—6e-=2AlO2-+4H2O 正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH电池反应式：
2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
CH4燃料电池（酸性介质）
1、燃料电池总反应： CH4+2O2=CO2+2H2O ① 2、正极反应：O2+4H++4e-=2H2O ② 3、负极反应：①-②×2，得： CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
（3）甲醇燃料电池（酸性介质） 总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O 正极的电极反应式为： 3O2+12e-+12H+ === 6H2O 负极的电极反应式为： 2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2
甲醇燃料电池（碱性介质）
总反应式： 2CH4O + 3O2 +4KOH === 2K2CO3 + 6H2O 正极的电极反应式为： 3O2+12e- + 6H20===12OH负极的电极反应式为： 2CH4O -12e-+16OH- === 2CO32- + 12H2O
（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： 负极：
负极：Zn + 2OH－－2e- = Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH－ 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO（OH）
铅蓄电池
（1）电极材料及原料 正极：PbO2 （2）电解质溶液 负极：Pb H2SO4溶液
负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+ 正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O
碱性Zn- Mn干电池
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。 正极材料为MnO2 ,负极材料为Zn， 还原产物为MnOOH,电解质是KOH溶液， 总： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH 请写出电极反应式并分析其工作原理。
（3）电极反应式：
负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4
正极（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O 总反应： Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O
铅蓄电池的放电过程——原电池
负极：Pb+SO42- =PbSO4+2e正极：PbO2+SO42-+4H++2e - =PbSO4+ 2H2O 电池总反应：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
充电
2 PbSO4 + 2H2O
（3）新型燃料电池
把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的 “能量转换器”
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全 部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外 界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
优点：效率高、无污染，装置可持续使用
怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？
书写步骤：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃 料电池总反应； （2）写出正极的电极反应式(一般较简单);
（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极 的电极反应式。
正极反应一般为 ①酸性介质 O2+4H++4e－=2H2O ②碱性介质
O2+2H2O+4e－=4OH-
（1）氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种新型的 化学电池，其构造如图示： 两个电极均由多孔性碳制成， 通入的气体由孔隙逸出，并 在电极表面放电。碱性介质
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O & 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
（2）CH4燃料电池（碱性介质）
1.燃烧总化学反应： CH4+2O2→CO2+2H2O
2.燃料电池总反应：
CH4+2OH-+2O2 = CO3 2 -+3H2O 3.正极： 2O2+4H2O+8e－= 8OH4.负极： CH4+10OH--8e－= CO32-+7H2O
（第二课时）
发展中的化学能源
一，常见的各类电池
锂电池
各 类 电 池
干电池
叠层电池
纽扣电池
二：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)分类: 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。 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。
负极H2：2H2+4OH- -4e- =4H2O 正极O2：O2+2H2O +4e- =4OH总反应： O2+2H2 =2H2O
燃 料 电 池
介质
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 中性 碱性
负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
负极： Zn－2e-＝Zn2+
正极： 2H++2e-＝H2↑ Zn+2H+＝Zn2++H2↑ 总反应：
及时训练
负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2+ + 2e-＝Cu Cu
总反应： + Cu2+＝Zn2+ + Cu Zn 或 Zn + CuSO4＝Cu + ZnSO4
干电池—— Zn- Mn普通干电池
3)优点:
4)电池优劣的判断标准:
①比能量 ［符号(A· h/kg)，(A· 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比时间---电池的储存时间的长短
三、常见电池电极反应式的书写
铜锌原电池
先分 析正、负极，再根据负极 发生氧化反应，正极发生 还原反应的规律书写电极 反应式。
电池的发展方向
光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变 器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展 中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方 向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成 本,不断扩大产 业.目前已有80多个国家和地区形
成商业化,半商业 化生产能力,年均 增长达16,市场开 拓从 空间转向地 面系统应用。