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文档简介
1、一、化学电源一、化学电源 化学电池的分类 一次电池(干电池):活性物质消耗到一定程度,就不能使用; 二次电池(充电电池或蓄电池):放电后可以再充电使活性物质获得再生; 燃料电池:一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。衡量电池优劣的指标 比能量:电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,符号(Ah)/kg ,(Ah)/L 比功率:电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小,符号W/kg ,W/L 储存时间:电池的储存时间的长短除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池,更适合使用者的需要。一次电池 普通锌锰干电池:活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填
2、有MnO2 和炭黑。电极反应式:负 极:Zn - 2eZn2+正 极:2NH4+ + 2e+2MnO2 Mn2O3+ 2NH3 H2O总反应:Zn + 2NH4+ +2MnO2 Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3 H2O 碱性锌锰干电池:活性物质为KOH和淀粉糊作电解质,还填有MnO2 和炭黑。电极反应式:负 极:Zn - 2e + 2OH- Zn(OH)2正 极:2MnO2 + 2e+ 2H2O 2MnOOH + 2OH-总反应:Zn + 2MnO2 + 2H2O 2MnOOH + Zn(OH)2二次电池 铅蓄电池:其电池反应可以正向和逆向进行蓄电池放电时为自发电池,充电时为电解池充电后电池
3、容量得到恢复,充放电次数可达千百次 。放电时电极反应式:负 极:Pb + SO42- -2e-PbSO4正 极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O充电时电极反应式与放电时电极反应式相反,所以可以把上述反应写成一个可逆反应式:Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O充电放电燃料电池 一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的电极本身不电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件。包含活性物质,只是一个催化转化元件。工作时,燃料和氧化剂连续地
4、由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。燃料电池燃料电池(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池一种高效低污染的新型电池。用酸性电解质时:用酸性电解质时:负极:负极:正极:正极:总反应:总反应:H2 O2=H2O。用用NaOH等碱性溶液时:等碱性溶液时:负极:负极:正极:正极:总反应:总反应:H2 O2=H2O。H22e=2HH22OH2e=2H2O (2)CH4燃料电池:电解质为燃料电池:电解质为KOH负极:负极:正极:正极:总反应:总反应:CH42O22KOH=K2CO33H2O。延伸:延伸:(1)燃燃料电池的电极不参与反应,有
5、很强料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。的催化活性,起导电作用。(2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如如H2、CH4、CH3OH等等)在正极上参与反应的在正极上参与反应的是空气或氧气电解质溶液一般是是空气或氧气电解质溶液一般是KOH溶液。溶液。(3)书写电极反应方程式时:酸性条件下可用书写电极反应方程式时:酸性条件下可用H和和H2O配平;碱性条件可用配平;碱性条件可用OH和和H2O配平。配平。2O24H2O8e=8OH二、金属的防腐1、2、金属阳离子金属阳离子失失e-氧化反应氧化反应金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化腐
6、蚀电化腐蚀析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀(常见普遍)(常见普遍)金属原子金属原子金属腐蚀的本质:金属腐蚀的本质:3、金属腐蚀:金属腐蚀: 金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。反应而腐蚀损耗的过程。一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。发生化学反应而引起的腐蚀。在生产和日常生活中比较普遍而且危害较大的在生产和日常生活中比较普遍而且危害较大的是电化学腐蚀。一般情况下两种腐蚀同时发生,是电化学腐蚀。一般情况下两种腐蚀同时发生,只是电化学
7、腐蚀较为普遍且速率较快。只是电化学腐蚀较为普遍且速率较快。 电化学腐蚀电化学腐蚀 :不纯的金属或合金与电解质:不纯的金属或合金与电解质溶液接触,会发生原电池反应,比较活泼的金溶液接触,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。属失电子被氧化的腐蚀。化学腐蚀与电化腐蚀的比较化学腐蚀与电化腐蚀的比较:化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件现象现象本质本质联系联系金属跟非金属单质直金属跟非金属单质直接接触接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生,电
8、化腐蚀更普遍两者往往同时发生,电化腐蚀更普遍钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O(铁锈铁锈)通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。电极反应电极反应负极负极Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H2O + 2e = H2+2OH O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe + 2 H2O =
9、Fe(OH)2+ H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系原理原理 :形成原电池反应时,让形成原电池反应时,让被保护金属被保护金属做做正正极极,不反应,起到保护作用;而,不反应,起到保护作用;而活泼金活泼金属反应受到腐蚀属反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法二、金属的电化学保护二、金属的电化学保护 牺牲阳极牺牲阳极的的阴极保护法阴极保护法示意图示意图2.2.外加电流法外加电流法 将将被保护金属被保护金属与另一与另一附加电极附加电极作为电解池的作为电解池的两个极,使两个极,使被保护的金属被保护的金属作为作为阴极阴极,在外加直流,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。辅助阳极辅助阳
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