原电池第三课

第二节化学电源

形形色色的电池

A

CuZn

稀H2SO4KOH溶液CH4O2H2Oa极b极用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池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阅读课文并回答系列问题：1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？2、判断电池的优劣标准主要是什么？3、目前化学电池主要分哪几大类？能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短化学电池一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池锌银蓄电池普通干电池锌银纽扣电池一、一次电池锌锰电池、锌银电池、锂电池……1、正负极材料碱性锌锰电池正极：MnO2负极：Zn2、工作机制负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-氢氧化氧锰碱性锌锰电池构造示意图

氧化反应

还原反应电解质：KOH总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)23、优缺点简析缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：

比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电其它一次电池锌银电池、锂电池……锌银电池（纽扣电池）电解质溶液为KOH浓溶液正极：Ag2O+H2O+

2e-=2Ag+2OH－负极：Zn+2OH－

—2e-=ZnO+H2O总反应：

Zn+Ag2O=ZnO+2Ag电池的电压一般为1.59V，使用寿命较长。二、二次电池铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……铅蓄电池1、正负极材料正极：PbO2负极：Pb2、工作机制电解质：H2SO4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放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4(s)+2H2O(l)

氧化反应

还原反应负极：①放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)①充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)

还原反应阴极：阳极：2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+H+(aq)+SO42-(aq)

氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：放电充电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……（2004年江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zns＋2MnO2s＋H2Ol＝ZnOH2s＋Mn2O3s

下列说法错误的是A

电池工作时，锌失去电子B

电池正极电极反应式为：

2MnO2s＋H2Ol＋2e＝Mn2O3s＋2OHaqC

电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D

外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上减小65g答案：C三、燃料电池氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……酸性氢氧燃料电池1、正负极材料正极室：通氧气负极室：通氢气电解质：H2SO4溶液（氧化剂）（燃料）使用铂电极2、工作机制2H2-4e-=2H+负极：正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O3、优缺点简析缺点：体积较大、附属设备较多优点：能量转换率高、清洁、对环境友好其它燃料电池书写电极反应式应注意以下几点：1．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”）；3．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CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；2．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；4．溶液中不存在O2－：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－；练习：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2H2-4e-=4H+

，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O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

练习、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：

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O课堂练习P78习题1、2、3小结：化学电源1、一次电池2、二次电池3、燃料电池——锌锰干电池——铅蓄电池——氢氧燃料电池掌握每一类典型电池的正负极、电极反应；了解每一类电池的优缺点；对其它电池有初步的认识补充：1、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。

放电

Ni-Cd电池：Cd+2NiO(OH)2+2H2O======2Ni(OH)2+Cd(OH)2

充电

放电

Ni-Fe电池：Fe+2NiO(OH)2+2H2O======2Ni(OH)2+Fe(OH)2

充电（碱性可充电电池及简易充电座）

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

2、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自1859年GastonPlante提出铅酸蓄电池概念以来，化学电源界一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。1990年日本Sony公司率先研制成功并实现商品化的锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的。锂离子电池是以嵌锂化合物作为正负极材料，具有高电压、大容量、自放电小及绿色环保优点，基本解决了困扰锂电池的安全性差和充放电寿命短的问题。

伴随着向多媒体时代的迈进，笔记本电脑、移动无绳电话、摄像机等便携电子产品的普及，使对锂离子电池的需求日益增加，1999年锂离子电池全球需求量为402亿只，预计到2004年将达到7.6亿只，平均每年将增长15％。锂离子电池的显著特点使其在其他领域如电动汽车、空间技术、国防工业等方面展示了广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益化学电源先锋——锂离子电池3、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。其电极反应式如下：

负极：4Al–12e-===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！日本产海水电池

以海水电池为能源的航海标志灯4、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。

下面以CO---Li2CO3

+Na2CO3---空气与CO2型电池为例加以说明：

负极反应式：2CO+2CO32--4e-===4CO2

正极反应式：O2+2CO2+4e-===2CO32-

总反应式为：2CO+O2===2CO2

该电池的工作温度一般为6500C

发表日期：2003年1月9日

出处：百科知识2002.02

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其他化学电源美国密歇根大学的生物化学家装配了靠细菌工作的燃料电池细菌像其他的活细胞一样能分解葡萄糖，并把这样得到的能量转变为三磷酸腺苷，即万能的细胞电力。在这一过程中产生电子流，使整个细胞系统活跃起来。在燃料电池里面燃烧的葡萄糖，能产生电流为17mA时的电压0.6V。他们打算把这些电池用于便携式通讯工具上。

新型质子聚合物电池由日本NEC公司研制，工作起来很像电容器，它比传