发展中的电源.ppt

1、电池的广泛应用,发展中的化学电源,化学能与电能（二）,1、干电池,干电池是一种伏打电池,利用某种吸收剂(如木屑或明胶)使内含物成为不会外溢的糊状。常用作手电筒照明、收音机等的电源。,酸性锌锰干电池是最早进入市场的实用电池,（1）普通锌锰干电池,（1）锌锰干电池的结构特点,负极（锌筒）： 正极（石墨）：,总反应：,电极反应：,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、照相机等首选电源。,碱性电池,电解

2、液: 酸性NH4Cl碱性KOH（离子导电性更好） 负极：锌片锌粉（反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高）,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,（3）纽扣电池,负极： Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O,正极： Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH-,总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag,电极反应：,用途：电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等 所需电流是微安或毫安级的。,请你分析一下干电池有什么缺点。,干电池虽然便于携带，但是还是存在一定的缺陷，比如说放电时间较短，不能满足需要；浪费能源等缺点，如果你是电池开发商，你想对干电池进行

3、怎样的改进？,将电池改装成可以循环使用的电池，节约成本，同时降低环境污染。,2、充电电池,1、充电电池：氧化还原反应在充电时可以逆向进行。,2、充电电池又称二次电池，能够重复使用至一定的周期。,手机专用电池,摄像机专用电池,笔记本电脑专用电池,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：最早使用的充电电池。,（1）铅蓄电池,铅蓄电池工作原理,负极（Pb）：Pb - 2e- + SO42- =PbSO4,正极（PbO2）：PbO2+4H+ +SO42- +2e- =PbSO4 +2H2O,原电池反应：PbO2 + 2H2SO4 + Pb = 2Pb

4、SO4 + 2H2O,请大家来分析一下铅蓄电池的缺陷？,铅的相对原子质量是207，相对原子质量较大，铅蓄电池较笨重，不便于携带，寻找导电性较好的相对原子质量较小的金属做电极，最轻的金属是锂。,（2） 镍镉电池,特点：一种常见的蓄电池，体积小，便于携带。可重复使用500次以上。寿命比铅蓄电池长。,H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。,放电,充电,镍 镉 电 池,电极反应（KOH为电解液）,用途：广泛用于收录机、无线对讲机、电子闪光灯、 电动剃须刀等。,2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2,放电,充电,镉有致癌作用，镍镉电池尽管可以循环使用，但

5、代价也很昂贵，人们一直在研究与开发由低毒性的金属构成的充电电池，然而至今也没有成功开发出与镍镉电池一样供电稳定的电池。,目前的大多数电动汽车采用镍镉电池驱动，充一次电只能行驶80-160千米，而且充满需要数小时。在丹麦的一些特殊停车场里，就配有这种电池专用的充电设备。,（3）锂电池,以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、 最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种 电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高 氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂 作为电解质溶液 ：,Li e Li+,MnO2 e Li+ LiMnO2,总反应： Li MnO2 LiMnO2

6、,负极：,正极：,锂离子电池,锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。 用途：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。,笔记本电脑专用电池,锂电池和心脏起搏器,起搏器可以提供电子脉冲刺激心脏，可控制心律紊乱，但是，在潮湿的环境中，锂电池存在着一定的安全隐患。锂是活动性很强的金属，可以和许多化合物发生反应，包括水在内。如果电池外壳不能完全抵御住人体内部的腐蚀性液体，那么在水环境中，锂将发生反应放出氢气，导致严重后果。,电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节纽扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂

7、在地里，能使一平方米的土地失去利用价值，而仅我国一年就生产各种电池上亿节。若将废旧电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的重金属物质就会渗透土壤、污染地下水，进而进入鱼类、农作物等，破坏人类的生存环境，间接威胁到人类的健康，有的还能致癌。所以我们不要乱扔电池，要及时回收。 ，,废旧电池的回收利用,3、燃料电池高效、环境友好的化学电池,它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极， 活性炭电极等。 (例如：H2和O2的燃料电池，CH4和O2的燃料电池),燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。,小型高性能燃料电池,氢氧燃料电池,正负极材料 正极：通氧气（氧化剂）

8、负极：通氢气（燃料） 电解质：H2SO4溶液/NaOH溶液/Na2SO4溶液 电极：使用铂电极或者多孔性碳,H2O,（1）酸性氢氧燃料电池,电解质：H2SO4溶液 使用铂电极,电极反应 负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 总反应：2H2 + O22H2O,电极反应 负极：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反应：2H2 + O22H2O,（2）碱性氢氧燃料电池,通入的气体在电极表面放电，电池只是作为一个反应器。 与其它电池区别：反应物不是储存在电池内。,O2 O2- ,酸性环境： O2- 2H

9、+ H2O,碱性环境： O2- H2O2OH-,注：,用途：氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通讯、 电视中继站等领域,酸性氢氧燃料电池,负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 总反应：2H2 + O22H2O,碱性氢氧燃料电池,负极：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反应：2H2 + O22H2O,注意：在酸性溶液中不可能出现OH-,注意：在碱性溶液中不可能出现H+,多少年来，科学家一直寻找理想的方法将氧化反应和还原反应分割开来，从而研制出新型电池，进行发电。在最简单的燃料电池中，氢气燃料被氧化成水，目前，氢-氧燃料电池已经被应用于宇宙飞船上，与蓄电池相比，燃料电池的优点是质量轻，并且生成的水可以饮用。,例2:汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O根据此反应判断，下列叙述中正确的是 APb是负极 BPbO2得电子，被氧化 C负极反应是Pb+SO42-+2e-=PbSO4 D电池放电时，溶液酸性增强,化学电池,干电池（一次电池）,充电电池（二次电池）,燃料电池,碱性锌锰电池,铅蓄电池（Pb-PbO2-H2SO4）,氢氧燃料电池 （酸性、碱性）,锂离子电池,镍镉蓄电池,普通锌锰干电池,锌银纽扣电