第四章第二节 化学电源.ppt

1、第二节 化学电源,电极材料 电子流向 反应类型,组 成 负 极 正 极 电解质,相对活泼 的金属 流出电子 氧化反应,酸、碱 或盐的 溶液,相对不活泼的金属（或能导电的非金属） 流入电子 还原反应,原电池的组成,问题讨论,1、通过日常生活的学习，你知道哪些电池？ 其中哪些属于化学电池？ 2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 3、判断电池的优劣标准主要是什么？ 4、目前化学电池主要分为哪几大类？产生电能的基本原理是什么？各自有什么特点？,？,普通锌锰电池,碱性电池,镍 镉 电 池,小型高性能燃料电池,锂离子电池,镍氢电池,化学电源的分类,类 型,一次电池 二次电池 燃料电池,只能使用一次，不能

2、充电复原继续使用的化学电池,酸（或碱）性锌-锰干电池、银-锌纽扣电池、,放电后能充电复原继续使用的化学电池,铅蓄电池、镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池,将燃料燃烧的化学能直接转变成电能的电池,氢氧燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池,含 义,示 例,干电池,负极：Zn 2e- = Zn2+,（负极）,（正极）,2NH4+ 2e- = 2NH3+H2,总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2,2MnO2+H2=2MnO(OH) ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2,正极：,铅 蓄 电 池,总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+4H+2

3、SO42-=2PbSO4+2H2O,负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4,正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O,其他蓄电池：镍-镉蓄电池、银-锌蓄电池等,优点：可反复使用 缺点：污染大,碱性镍镉电池：,负极：,正极：,电池反应：,特点：自放电小，贮存寿命长，耐过充放电能力强。,镍氢电池：,负极：,正极：,电池反应：,特点：比能量高，环保，无记忆效应，充放电循环寿命长，耐过充放电能力强,锂离子电池,20世纪60年代开始研制锂电池 1990年日本Sony公司率先研制成功锂离子电池,结构：,Li(C) 含锂盐的有机溶质 嵌Li的化合物,电池反应：,(-) Li Li+

4、 + e- (+) Li+ + e- Li,嵌锂电极材料,正极材料： 层状LiMO2化合物：LiCoO2 , LiVO2 , LiNiO2, LiMnO2,尖晶石型 LiM2O4化合物： LiCo2O4, LiV2O4, LiMn2O4,。,锂离子电池特点：,能量密度高，是镍镉电池的23倍，镍氢电池 的12倍 工作电压高，是镍镉、镍氢电池的3倍 体积小，比镍氢电池小30% 质量轻，比镍氢电池轻50% 无记忆效应 无环境污染 寿命长,3 燃料电池,以氢氧燃料电池为例说明燃料电池的工作原理：,电池符号可用下式表示： (-)C | H2(p) | KOH(aq) | O2(p) | C(+),电极反

5、应： (-) 2H2 (g) +4OH-(aq) = 4H2O(l)+4e- (+)O2(g)+ 2H2O(l) +4e-=4OH-(aq) 电池反应: 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l),燃料电池,把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”,氢氧燃料电池,多孔性金属电极，具有催化性能,常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等,优点：效率高、无污染，装置可持续使用,减 少 污 染 节 约 资 源,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的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 阳极反应式：2CO+2CO32- 4CO2+4e- 阴极反应式：_ 总电池反应式：_,练习与巩固,2CO+O22CO2,O2+2CO2+4e-2CO32-,随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其