教案5(1-2-2：化學電源)課件

1、空氣電池空氣電池鋰電池鋰電池銀鋅電池銀鋅電池鋅汞電池鋅汞電池1、銀鋅電池、銀鋅電池 一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負極殼組成，形似鈕扣由正極殼和負極殼組成，形似鈕扣（俗稱鈕扣電池）。盒內(nèi)正極殼一（俗稱鈕扣電池）。盒內(nèi)正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金組成的負極活性材料，電解質(zhì)溶金組成的負極活性材料，電解質(zhì)溶液為液為KOH濃溶液。濃溶液。電極反應式如下：電極反應式如下：負極：負極：Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O正極：正極：Ag2O + H2

2、O + 2e- = 2Ag + 2OH-電池的總反應式為：電池的總反應式為：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO電池的電壓一般為電池的電壓一般為1.59V，使用壽，使用壽命較長。命較長。 上圖是鋅錳干電池上圖是鋅錳干電池2、干電池、干電池-普通鋅錳電池普通鋅錳電池 干電池用鋅制筒形外殼作負極，位干電池用鋅制筒形外殼作負極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是次是A：二氧化錳粉末（黑色）：二氧化錳粉末（黑色）-用于吸收在正極上生成的氫氣（以用于吸收在正極上生成的氫氣（以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象）；防止產(chǎn)生極化

3、現(xiàn)象）；B：用飽和了：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。質(zhì)溶液。電極反應式為：電極反應式為：負極（鋅筒）：負極（鋅筒）：Zn 2e- = Zn2+正極（石墨）：正極（石墨）：2NH4+ + 2e - = 2NH3 + H2 H2 + 2MnO2 = Mn2O3 + H2O總反應：總反應：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O干電池的電壓大約為干電池的電壓大約為1.5V，不能充電，不能充電再生。再生。 隨著用電器朝著小型化、多功隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對電池的發(fā)展能化發(fā)展的要求，對電

4、池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。的要求。體積小、性能好的堿性鋅錳電體積小、性能好的堿性鋅錳電池應運而生。這類電池的重要特池應運而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導電性更好的堿性，負極也由子導電性更好的堿性，負極也由鋅片改為鋅粉，反應面積成倍增鋅片改為鋅粉，反應面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。長，使放電電流大幅度提高。新型燃料電池新型燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將工作時，不斷從外界輸入，

5、同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池電極反應產(chǎn)物不斷排出電池3、氫氧燃料電池、氫氧燃料電池 這是一種高效、低污染的新型電池，這是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領域。其電極材料一主要用于航天領域。其電極材料一般為活化電極，具有很強的催化活般為活化電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。電性，如鉑電極、活性碳電極等。電解質(zhì)溶液一般為解質(zhì)溶液一般為40%的的KOH溶液。溶液。 電極反應式如下：電極反應式如下：負極：負極：2H2 + 4OH- -4e- = 4H2O正極：正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-總反應式：總反應式：2H2 + O2 = 2H2O使用氫氧燃料電池動

6、力的法國產(chǎn)標致使用氫氧燃料電池動力的法國產(chǎn)標致TAXI例例1 1：航天技術上使用的氫氧燃料電池具：航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有料電池有酸式酸式和和堿式堿式兩種，它們放電時兩種，它們放電時的總反應都可以表示為的總反應都可以表示為2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，酸，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負極反應可表式電池中電解質(zhì)是酸，其負極反應可表示為示為， 則其正極反應式為則其正極反應式為_ _ _。堿式電池的電。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應式為解質(zhì)是堿，其正極反應式為 ，則其負極反應可表示為則其負極反應可

7、表示為_ _。O2+4e-+4H+=2H2O 2H2-4e-+4OH-=4H2O 2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ +O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -例例2 2：氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然：氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構成的甲烷燃料電池中成的甲烷燃料電池中a a極的電極反應式：極的電極反應式： ，此時電池內(nèi)

8、總的反應式此時電池內(nèi)總的反應式 ： 。 KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O鉛蓄電池鉛蓄電池4、鉛蓄電池、鉛蓄電池 鉛蓄電池可放電也可以充電，一般鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長方形外用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼（防止酸液的泄漏）；設有多層殼（防止酸液的泄漏）；設有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負極是海綿狀的金色的二氧化鉛，負極是海綿狀的金屬鉛，正負電極之間用微孔橡膠或?qū)巽U，正負電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開（以防止電

9、極之間微孔塑料板隔開（以防止電極之間發(fā)生短路）；兩極均浸入到硫酸溶發(fā)生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。液中。放電時為原電池，其電極反應如下：放電時為原電池，其電極反應如下：負極：負極：Pb + SO42- - 2e - = PbSO4正極：正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e - = PbSO4 + 2H2O總反應式為：總反應式為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O當放電進行時，硫酸溶液的的濃度當放電進行時，硫酸溶液的的濃度將不斷降低，當溶液的密度降到將不斷降低，當溶液的密度降到1.18g/ml 時應停止使用進行充電，充時應停止使用進行充電，充

10、電時為電解池，電時為電解池，5、堿性蓄電池、堿性蓄電池 這類電池一般壽命比鉛酸蓄電池長這類電池一般壽命比鉛酸蓄電池長很多，且拾攜帶很方便。很多，且拾攜帶很方便。 Ni-Cd電池：電池：Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Ni-Fe電池：電池：Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 （ 堿性可充電電池及簡易充電座）堿性可充電電池及簡易充電座） 鋰電池鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作的負極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大

11、延長。負極相比較，使用壽命大大延長。 使用鋰電源的手機與手提電腦使用鋰電源的手機與手提電腦6、微型鋰電池、微型鋰電池 常用于心臟起搏器、手機的一種微常用于心臟起搏器、手機的一種微型電池，一般用金屬鋰作負極，石型電池，一般用金屬鋰作負極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰（化鋁鋰（LiAlCl4 ）的亞硫酸氯）的亞硫酸氯（SOCl2 ）。電池的總反應式如下：）。電池的總反應式如下：8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 + 2S 這種電池的容量大，電壓穩(wěn)定，這種電池的容量大，電壓穩(wěn)定，能在能在-56.70C- +71.10C的大范圍溫差的大范

12、圍溫差內(nèi)正常工作內(nèi)正常工作日本產(chǎn)海水電池日本產(chǎn)海水電池 以海水電池為能源的航海標志燈以海水電池為能源的航海標志燈7、海水電池、海水電池 1991年，我國科學家首創(chuàng)以鋁年，我國科學家首創(chuàng)以鋁-空空氣氣-海水為材料組成的新型電池，海水為材料組成的新型電池，用作航海標志燈。該電池以取之不用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。其電極反應式如下：其電極反應式如下：負極：負極：4Al 12e- = 4Al3+正極：正極：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH-總反應式為：總反應式為：4Al +

13、 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3這種電池的能量比普通干電池高這種電池的能量比普通干電池高20-50倍！倍！8、熔融鹽燃料電池、熔融鹽燃料電池 這是一種具有極高發(fā)電效率的大功這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)達率化學電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)達國家己接近民用工業(yè)化水平。按其國家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有多個所用燃料或熔融鹽的不同，有多個不同的品種，如天然氣、不同的品種，如天然氣、CO、-熔熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處一般要在一定的高溫下（確保鹽處于熔化狀態(tài)）才能工作。于熔化狀

14、態(tài)）才能工作。下面以下面以CO-Li2CO3 + Na2CO3-空空氣與氣與CO2型電池為例加以說明：型電池為例加以說明：總反應式為：總反應式為：2CO + O2 = 2CO2該電池的工作溫度一般為該電池的工作溫度一般為6500C負極反應式：負極反應式：2CO + 2CO32- -4e- = 4CO2正極反應式：正極反應式：O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-例例3、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率效率,因而受到重視因而受到重視.可用可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解的熔融鹽混合物用電解質(zhì)質(zhì),CO為陽極燃氣為陽極燃氣,空氣與空氣與CO2的混合的混合氣為陰極助燃氣氣為陰極助燃氣,制得在制得在6500下工下工作的燃料電池作的燃料電池,完成有關的電池反應完成有關的電池反應式式: 負極反應式負極反應式: , 正極反應式正極反應式:O2+2CO2+4e=2CO32- 總