琳琅满目的化学电源

2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH电池总反应：
碱性锌锰电池构造示意图 碱性电池
Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2
干电池的优缺点
优点：使用方便、体积小、可任意组合成所需要电压的直
流电源。
缺点：需要将废电池集中销毁，否则会严重污染环境。
蓄电池
蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、 以便再重新放电的电池，也称二次电池。其广泛用于汽车、 发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为 酸性蓄电池和碱性蓄电池。
燃料电池的优缺点

优点：
能量转化率比单纯燃烧燃料高的多，节约燃料，减少污染。

缺点
成本较高，技术不够完善。
其他类型电池

海洋电池
海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取 之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能 的。 负极：（Al）：4Al－12e-=4Al3+ 正极：（Pt或Fe等）：3O2+6H2O十12e-=12OH－ 总反应式：4Al+3O2十6H2O=4Al(OH)3↓
高能电池
具有高“比能量”和高“比功率”的电池
称为高能电池。所谓“比能量”和“比功 率”是指控电池的单位质量或单位体积计 算电池所能提供的电能和功率。高能电池 发展快、种类多。
以银锌电池为例
电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安 或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们 的电极材料是Ag2O2和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应 是： 负极：Zn+20H--2e-=ZnO+ H2O 正极：Ag2O+H20+2e-=2Ag+20H电池总反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小 等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。

负极(Pb)：Pb-2e-+SO42-=PbSO4
正极(PbO2)：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
电池总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
负极(Zn)： Cd + 2OH- - 2e- = Cd(OH)2 正极(MnO2)：
2NiOOH+2H2O+2e- =2Ni(OH)2+2OH电池总反应：
海洋电池的优点
海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝极 就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中， 便可供电，其能量比干电池高20～50倍。 电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦。即使 更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，可根据实际需要而定。 海洋电池没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常工作。海洋电 池，以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀。

以氢氧燃料电池为例

碱性燃料电池 负极(Pt)：2H2-4e-=4H+


正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O
电池总反应：2H2+O2=2H2O


碱性燃料电池
负极(Pt)：2H2-4e-+4OH-=4H2O


正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH电池总反应：2H2+O2=2H2O
参考文献
【1】甘孟瑜 《大学化学》 重庆大学出版社 2014年
【2】华彤文 《普通化学原理》 北京大学出版社 2005年 【3】夏熙 《迈向21世纪的化学电源》 2000年6月
Leabharlann Baidu
• 负极(Zn)： Zn–2e- =Zn2+ （氧化反应）
• 正极(MnO2和C)： 2MnO2+ 2NH4+ +2e=2MnOOH+2NH3 （还原反应）
普通锌锰干电池的结构
• 电池总反应： Zn+2MnO2+2NH4Cl =2MnOOH+ ZnCl2+2NH3
负极(Zn)： Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极(MnO2)：


燃料电池

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。 燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极 和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。 燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正 负两个电极以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因 此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化 转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电 池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入， 反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。
Zn+2MnO2+2H2O =2MnOOH+Zn(OH)2
蓄电池的优缺点

酸性蓄电池 优点：充放电可逆性好、放电电流大、稳定可靠、价格便宜

缺点：体积大，笨重。因此常用作汽车和柴油机车的启动电源，坑 道、矿山和潜艇的动力电源，以及变电站的备用电源 碱性蓄电池
优点：体积小，机械强度高、工作电压平稳、能大电流放电、使用 寿命长和宜于携带 缺点：成本较高，镍镉电池还具有“记忆效应”
琳琅满目的化学电源
什么是化学电源？
化学电源又称化学电池，是一种能 将化学能直接转变成电能的装置， 它通过化学反应，消耗某种化学物 质，输出电能。
干电池
干电池也称一次电池，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。常用的有锌锰干电池、锌汞电池、镁锰干电池等。
锌筒 石墨棒 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 MnO2和C