发展中的化学电源

1、发展中的化学电源,1780年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。,原电池的起源,理论解释 ：生物电观点,伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827）,1800年建立伏打电堆模型。,伏打电池是 实用电池的开端。,1、干电池,灶用干电池,（1）锌锰干电池,负极（锌筒）： 正极（石墨）：,总反应：,Zn -2e Zn2+,2NH4 + + 2e 2NH3 + H2,Zn + 2NH4 + Zn2+ +2NH3 + H2 ,优点：制作简单，价格便宜,缺点：放电时间短，电压下降快,（2）碱性干电池,碱性电池是个人音响、照相机等地首选电源。,电极:,Zn为负极,碳棒为正极,电

2、解液：,KOH,负极： 正极： 总反应：,Zn + 2OH- - 2e- Zn(OH)2,2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3+2OH-,Zn + 2MnO2 + H2O Zn(OH)2+ Mn2O3,锌锰干电池与碱性干电池比较,碱性干电池的优点：能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电,2.充电电池,1、充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。,2、充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。,(1)铅蓄电池,铅蓄电池：最早使用的充电电池。,用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。,铅蓄电池 电极：Pb为负极, PbO2为正极.

3、 电解液: 30%的H2SO4溶液,放电时：为原电池,负极： 正极: 总电池反应:,PbSO42-2e- PbSO4,PbO24HSO422e- PbSO42H2O,PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O,充电时：为电解池,阴极(Pb):PbSO4 2e- PbSO42- 阳极(PbO2)： 总电解反应: 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4,PbSO42H2O2e- PbO2 4HSO42-,(2)镍镉充电电池：,负极： 正极： 电解质：,Cd,NiO(OH),KOH,总反应式：,NiO(OH) + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2,镉有致癌作用，有

4、被镍氢电池取代的趋势。,(3)锂离子电池（绿色电池）,负极： 正极： 总反应：,2Li-2e- 2Li+,I2+2e- 2I-,2Li+I2 2LiI,特点： 用途：,高能电池，质量轻，贮存时间长等。,现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗电器的主流。,3、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。,可供选择的燃料很多，如:氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。,（1）氢氧燃料电池,电极:Pt制作的惰性电极,氢氧燃料电池在不同电解质时的电极反应,2H2 - 4e- 4H+,O2

5、+ 4H+ + 4e- 2H2O,2H2 - 4e- 4H+,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,2H2 +4OH- 4e- 4H2O,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,一定要会判断：酸性有H+ (肯定没OH- ）； 碱性有OH- (肯定没 H+ ）,（2）CH4燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。,总反应：,CH4 + 2O2 + 2KOH K2CO3 + 3H2O,负极： 正极：,CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O,2O2 + 4H2O + 8e- 8OH-,4、海水电池,1991年我国首创的以铝空气海水组成

6、的新型电池，可用于航标灯中。,（Al）4Al - 12e- 4Al3+,（石墨）3O2+6H2O+12e- 12OH-,4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3,原电池电极反应式的书写注意事项：,（1）负氧正还 要将总电池反应拆开，找出氧化反应物质对（还原剂氧化产物）和还原反应物质对（氧化剂还原产物）分别作为负极和正极反应方程式。,（2）注意溶液的酸碱性 适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。,（3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,化学电池的分类,化学电池,干电池（一次电池）,充电电池（二次电池）,燃料电池,普通锌锰干电池,碱性锌锰电池,铅蓄电

7、池（Pb-PbO2-H2SO4）,镍镉蓄电池,锂离子电池,氢氧燃料电池,甲烷燃料电池,练习,1、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O ，则此电 池放电时，负极上发生反应的物质是（ ） （A）Ag （B）Zn (OH)2 （C）Ag2O （D）Zn,D,2.某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为( ) A铝 B铜 C锡 D硅 3.已知空气-锌电池的电极反应为： 锌片：Zn+20H-2e- =ZnO+H20 石墨：02+2H20+4e- =40H- 根据此判断，锌片是( ) A负极，并被氧化 B负极，并被还原 C正极，并被氧化 D正极，并被还原,C,A,4. X，Y，Z都是金属，把X浸 Z的硝酸溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为负极。X，Y，Z三种金属的活动性顺序为( ) AXYZ BXZY CYXZ DYZX