化学电源专题知识专业知识讲座课件.ppt

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1、本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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,摄,像,机,专,用,电,池,各,式,各,样,的,纽,扣,电,池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,将太阳能转换成电能的装置,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,碱性锌锰电池、锌银

2、电池、,铅蓄电池、镉镍电池、氢镍,电池、锂离子电池等。,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。,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,【思考】,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？,化学电池与其他能源相比有哪些优点？,判断电池的优劣标准主要是什么？,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,知识点,1,：化学电池,1),概念,:,将化学能变成电能的装置,2),分

3、类,:,一次电池又称不可充电电池,如：干电池,二次电池又称充电电池,蓄电池,燃料电池,3),优点,:,4),电池优劣的判断标准,:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,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。,易维护，可在各种环境下工作。,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,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,电池的储存时间的长短,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,锂电池,干电池,叠层

4、电池,纽扣电池,知识点,2,：各类电池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,空气电池,小型高性能燃料电池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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,NH,4,Cl,、,ZnCl,2,和淀粉作电解质溶液，还,填充,MnO,2,的黑色粉末吸收正极放出的,H,2,，防止产生极化,现象。电极总的反应式为：,Zn+2MnO,2,+2NH,4,Cl=ZnCl,2

5、,+Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,一、,一次电池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,练：写出,锌锰干电池,的电极反应和总化学反应方程,式。,负极,正极,总反应,通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断,它已经不能正常供电了？,_,我们在使用干,电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能,是干电池中的什么成分起了作用？,Zn-2e,-,=Zn,2+,锌筒变软，电池表面变得不平整,MnO,2,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,碱性锌,-,

6、锰干电池,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,K,OH,Zn,MnO,2,Zn+2OH,-,-2e-,=Zn(OH),2,2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,=2MnOOH+2OH,-,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,思考该电池的正负极材料和电解质,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,1.,干电池,负极,:Zn,2e,-,Zn,2,普通锌锰干电池：,（,-,）,Zn ZnCl,2,、,NH,4,Cl,（糊状）,石墨,(,nO2,),(+),正极,:2NH,4,+,2e,-,2NH,3,

7、H,2,总电池反应方程式,：,2NH,4,Cl,Zn,ZnCl,2,2NH,3,H,2,缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,改进后碱性锌锰电池的优点,：,电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,2,、迷你型电池,优点：电压高、稳定，低污染。,用途：手表、相机、心率调节器,HgO,（,S,）,+Zn,（,S,）,=Hg,（,l,）,+ZnO,（,S,）,Ag,2,O,（,S,）,+Zn,（,S,）,=2Ag,（

8、,l,）,+ZnO,（,S,）,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,3,、锂电池,锂,电池：（,-,）,Li,（,S,）,LiI,（晶片）,I,2,(+,）,锂亚硫酰氯电池,(Li-SOCl,2,),：,8Li+3SOCl,2,=6LiCl+Li,2,SO,3,+2S,负极：,；正极：,。,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。,8Li-8e,-,=8Li,+,3SOCl,2,+8e,-,=6Cl,-,+SO,3,2-,+2S,本文档所提供的信息仅供参

9、考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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：,PbO,2,负极：,Pb,2),工作机制,电解质：,H,2,SO,4,溶液,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,二、二次电池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,放电过程总反应：,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,=2PbSO,4,(s)+2H,2,O,Pb(s)+SO,4,2-,-2e,-,=PbSO,4,(s),正

10、极：,P,bO,2,(s)+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,=2PbSO,4,(s),+2H,2,O,氧化反应,还原反应,负极：,放电过程,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的,逆过程,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l),充电过程,PbSO,4,(s)+2e,-,=Pb(s)+SO,4,2-,还原反应,阴极：,阳极：,2PbSO,4,(s)+2H,2,O-2e,-,=PbO,2,(s)+4H,+,+2SO,4,2-,氧化反应,接

11、电源负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l)=Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,铅蓄电池的充放电过程：,放电,充电,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,银,-,锌蓄电池广泛用作各

12、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,Ag,2,O+Zn+H,2,O,放电,充电,此电池放电时，负极上发生反应的物质是（,）,A.Ag B.Zn(OH),2,C.Ag,2,O D.Zn,D,电极反应：,负极：,Zn-2e,-,+2OH,-,=Zn(OH),2,正极：,Ag,2,O+2e,-,+H,2,O=2Ag+2OH,-,2,、银锌蓄电池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,3,、镉镍电池,NiO,2,+Cd+2H,2,O Ni(OH),2,+Cd(OH),2,放,电,充电,负极材料：

13、,Cd,；,正极材料：,涂有,NiO2,，,电解质：,KOH,溶液。,反应式如下：,写出电极反应式。,特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,镍,镉可充电电池可发生如下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H,2,O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH),2,+2Ni(OH),2,放电,充电,A.Cd,（,A,）,B.,NiO(OH),D.Ni(OH),2,C.Cd(OH),2,电极反应：,负极：,Cd-2e,-,+2OH,-,=Cd(OH),2,正极：,2NiO(OH)+2e,-,+2H

14、,2,O=2Ni(OH),2,+2OH,-,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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,末，经反复试验、改进，到,20,世纪,60,年代才开始进入,实用阶段。第一代燃料电池的,大

15、致情况如下：,(,三,),燃料电池,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,新型燃料电池,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,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,燃料电池,优点,：能量转化率高，可持续使,用，对环境友好,用途,：宇宙飞船，应用前景广阔,负极,:2H,2,+4OH,-,4e,-,4H,2,O,正极,:O,2,+2H,2,O,4e,-,4OH,-,总反应方程式,：,2H,2

16、,O,2,2H,2,O,（,-,）,Ni,（多孔）,KOH,（溶液）,NiO,2,(+,）,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,燃,料,电,池,介质,电池反应,：,2H,2,+,=2H,2,O,酸性,负极,正极,中性,负极,正极,碱性,负极,正极,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,本文档所提供的信息仅

17、供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,固体燃料电池,介质,电池反应：,2H,2,+,=2H,2,O,负,极,正,极,负,极,正,极,2H,2,-4e,-,+2O,2,=2H,2,O,O,2,+4e,-,=2O,2,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,航天技术上使用的一种电,池，它具有高能、轻便、,不污染环境等优点。用,Pt,做电极，,KOH,溶液做电解,液，因其反应与氢氧燃烧,相似，故称为氢氧燃烧电,

18、池。请写出各电极的电极,反应。,氢氧燃料电池,若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,Pt,电极,H,2,O,2,氢氧燃料电池模拟,KOH,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,氢氧燃料电池,使用氢氧,燃料电池,动力的法,国产标,TAXI,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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，,通入甲烷的一极为,_,

19、，这一极的电极反应,为,_,；通入氧气的一极,为,_,，电极反应为,总反应为,_,_,。,负极,CH,4,-8e,-,+10OH,-,=CO,3,2-,+7H,2,O,正极,O,2,+4e,-,+2H,2,O=4OH,-,CH,4,+2O,2,+2KOH=K,2,CO,3,+3H,2,O,若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,书写电极反应式应注意以下几点：,1,确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的,物质；,2.,电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的,所有规则（如“拆”、“平”）

20、；,3,将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反,应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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,CO,2,形式存在，在碱性溶液中以,CO,3,2-,形式存,在,),；,5,溶液中不存在,O,2-,：在酸性溶液中它与,H,结合成,H,2,O,、在碱性或中性溶液中它与水结合成,OH,-,。,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站

21、删除。,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。,

22、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。,绿色电池种种,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,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

23、家和地区形成,?,商业化,半商业化,?,生产能力,市场开,?,拓从空间转向地,?,面系统应用。,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,课,堂,总,结,1,、仅有一个电极材料参与反应的原电池：,负极：,M-xe=M,x+,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）,电极材料：金属为负极，金属化合物为正极,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,电子得失均由两电极本身发生,电极反应需考虑电解质溶液的参与,3,、电极材料本身

24、均不参与反应的电池（燃料电池）,两电极材料均为惰性电极,负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得电子,电极反应考虑电解质溶液,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,1,、在含有,H,2,S,气体的空气中，银器表面易变黑（生成了,Ag,2,S,），为了除去银器表面,Ag,2,S,，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,巩,固,练,习,负极：,Al-3e,-,

25、=Al,3+,正极：,Ag,2,S+2e,-,=2Ag+S,2-,总反应：,2Al+3Ag,2,S+6H,2,O=6Ag+2Al(OH),3,+3H,2,S,?,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,2,、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，,因而受到重视，可用,Li,2,CO,3,和,Na,2,CO,3,的熔,融盐混合物作电解质，,CO,为阳极燃气，空,气与,CO,2,的混合气为阴极燃气，制得在,65下工作的燃料电池，完成有关的电池,反应式：,负极反应式：,2CO+2CO,3,2-,=4CO,2,+4e,正极反应式：,总反应式：

26、,O,2,+4e,-,+2CO,2,=2CO,3,2-,2CO+O,2,=2CO,2,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,3.,锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、,能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功,多种锂电池，某种锂电池的总反应为,Li+Mn,O,2,=LiMnO,2,下列说法正确的是（,）,A,、,Li,是正极，电极反应为,Li,e,-,=Li,+,B,、,Li,是负极，电极反应为,Li,e,-,=Li,+,C,、,Li,是负极，电极反应为,MnO,2,+e,-,=MnO,2,D,、,Li,是负极，电极反应为,Li

27、,2e,-,=Li,2+,B,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,4,、,1991,年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型,海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠,空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数,分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高,20,到,50,倍。运,用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电,极反应。,负极,正极,4Al-12e=4Al,3+,3O,2,+6H,2,O+12e=12OH,-,不活泼金属或碳,Cu,5,已知：,Cu+2FeCl,3,=2FeCl,2,+CuCl

28、,2,利用这一反应，试,设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解,质溶液，然后填空：,正极,，电极反应,负极,，电极反应,2Fe,3+,+2e=2Fe,2+,Cu-2e=Cu,2+,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不,当之处，请联系本人或网站删除。,6,、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为,?,1,，放电,完毕后，溶液的密度变为,?,2,。又铅蓄电池充电时的反应：,2PbSO,4,+2H,2,O Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,法拉第常数：,F=96500C/mol,写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。,已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：,1.10g/cm,3,相当于含,14.35%(,质量,),的硫酸，,1.28g/cm,3,相当于含,36.87%,(,质量,),的硫酸请指出分别,?,1,，,?,2,对应于哪一个数据？,用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？,按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。,计算一个电容量为,4.32,10,6,C,的蓄电池中需加多少硫酸？,用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？,充电,