化学电源上课用PPT精选文档

1,第四章电化学基础,第二节化学电源,2,一、常见的化学电源,1、一次性电池,电极:Zn为负极,MnO2为正极,电解液：氢氧化钾溶液,电极方程式：,负极:Zn2e-+2OH-Zn(OH)2,正极：2MnO2+2e-+2H2O=MnOOH+2OH-,【例】碱性锌锰干电池,3,【例】银锌电池,Zn为负极,Ag2O为正极电解液:KOH溶液电极反应式:负极:Zn2OH2e-Zn(OH)2正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH总反应式:ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2,4,2、二次电池可充电电池,5,【例】铅蓄电池:电极：Pb为负极，PbO2为正极.电解液:30%的H2SO4溶液电极反应式:放电时：负极(Pb)：PbSO42-2e-PbSO4正极(PbO2)：PbO24HSO422e-PbSO42H2O总电池反应:PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O,6,3、新型燃料电池,燃料电池不是把反应物全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入。,7,氢氧燃料电池工作原理,8,氢氧燃料电池电极:Pt制作的惰性电极反应原理:a.碱性溶液：OH-参与负极反应负极:正极:总反应：b.酸性溶液:H+参与正极反应负极:正极:总反应：,2H2+4OH4e-4H2O,O22H2O4e-4OH,2H2O22H2O,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,2H2O22H2O,9,二、二次电池及燃料电池电极反应式的书写方法,1、二次电池,（1）先判断负极材料和对应的产物,（2）准确写出负极反应式,（3）正极反应式=总反应式-负极反应式,10,【例1】镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充放电按下时进行：,正极反应式：,负极反应式：,Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-,11,铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2负极反应：Fe+2OH-2e-=Fe(OH)2正极反应：Ni2O3-2e-+3H2O=2Ni(OH)2+2OH-,【练习】,12,2、燃料电池,（1）溶液中进行的燃料电池,酸性溶液：H+参与正极反应，并且负极失去电子的数目与生成H+的数目相同,【例2】甲烷O2燃料电池，电解质溶液为稀盐酸，电极反应式如下：,CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,负极反应式：,正极反应式：,O2+4e-+4H+=2H2O,13,2、燃料电池,（1）溶液中进行的燃料电池,碱性溶液：负极消耗OH-,【例3】甲烷O2燃料电池，电解质溶液为KOH溶液，电极反应式如下：,CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,负极反应式：,正极反应式：,O2+4e-+2H2O=4OH-,14,2、燃料电池,（2）电解质为熔融的固体氧化物，O2-参与负极反应,【例4】COO2燃料电池，电解质为熔融的K2O，总反应：2CO+O2=2CO2，电极反应式如下：,2CO-4e-+2O2-=2CO2,负极反应式：,正极反应式：,O2+4e-=2O2-,15,2、燃料电池,（3）电解质为熔融的固体碳酸盐，CO32-参与负极反应,【例4】CH4O2燃料电池，电解质为熔融的K2CO3，总反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，电极反应式如下：,CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O,负极反应式：,正极反应式：,2O2+8e-+4CO2=4CO32-,16,【练习】1、C2H4O2燃料电池，写出其在酸性、碱性条件下的正负极反应式,【练习】2、COO2燃料电池，以熔融的固体碳酸钾为电解质，写出该电池的正负极反应式,17,例1：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为，则其正极反应式为_。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为，则其负极反应可表示为_。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,18,例2：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：，此时电池内总的反应式：。,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,19,铅蓄电池,20,21,4.铅蓄电池铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中。,22,放电时为原电池，其电极反应如下：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml时应停止使用进行充电，充电时为电解池，,23,5.碱性蓄电池这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且拾携带很方便。Ni-Cd电池：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2Ni-Fe电池：Fe+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Fe(OH)2,24,（碱性可充电电池及简易充电座）,25,锂电池,锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。,使用锂电源的手机与手提电脑,26,6.微型锂电池常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池，一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlCl4）的亚硫酸氯（SOCl2）。电池的总反应式如下：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S这种电池的容量大，电压稳定，能在-56.70C-+71.10C的大范围温差内正常工作,27,日本产海水电池,以海水电池为能源的航海标志灯,28,7.海水电池1991年，我国科学家首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。,29,其电极反应式如下：负极：4Al12e-=4Al3+正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应式为：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3这种电池的能量比普通干电池高20-50倍！,30,8.熔融盐燃料电池这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，有多个不同的品种，如天然气、CO、-熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工作。,31,下面以CO-Li2CO3+Na2CO3-空气与CO2型电池为例加以说明：总反应式为：2CO+O2=2CO2该电池的工作温度一般为6500C,负极反应式：2CO+2CO32-4e-=4CO2正极反应式：O2+2CO2+4e-=2CO32-,32,例3.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式：