電能與化學(xué)能精品課件

1、電能與化學(xué)能第1頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五發(fā)展中的化學(xué)電源化學(xué)能與電能（二）第2頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五1、干電池 干電池是一種伏打電池,利用某種吸收劑(如木屑或明膠)使內(nèi)含物成為不會外溢的糊狀。常用作手電筒照明、收音機(jī)等的電源。酸性鋅錳干電池是最早進(jìn)入市場的實(shí)用電池（1）普通鋅錳干電池第3頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五（1）鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)負(fù)極（鋅筒）：正極（石墨）：總反應(yīng)：電極反應(yīng)：Zn -2e = Zn2+2NH4 + + 2e = 2NH3 + H2 Zn + 2NH4 + =Zn2+ + +2

2、NH3 + H2 優(yōu)點(diǎn)：制作簡單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：放電時間短，電壓下降快。鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等第4頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五（2）堿性干電池堿性電池是個人音響、照相機(jī)等地首選電源。堿性電池 電解液: 中性NH4Cl堿性KOH（離子導(dǎo)電性更好）負(fù)極：鋅片鋅粉（反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高）優(yōu)點(diǎn)：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電第5頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五（3）紐扣電池負(fù)極：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正極：Ag2O+ H2O +2e

3、- =2Ag+ 2OH- 總反應(yīng)： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag電極反應(yīng)：用途：電子手表、液晶顯示的計(jì)算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的。 第6頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五2、充電電池1、充電電池：氧化還原反應(yīng)在充電時可以逆向進(jìn)行。2、充電電池又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。手機(jī)專用電池?cái)z像機(jī)專用電池筆記本電腦專用電池化學(xué)能放電充電電能第7頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。鉛蓄電池：最早使用的充電電池。（1）鉛蓄電池特點(diǎn)：鉛蓄電池的電壓

4、穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。第8頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五鉛蓄電池工作原理負(fù)極（Pb）：Pb - 2e- + SO42- =PbSO4正極（PbO2）：PbO2+4H+ +SO42- +2e- =PbSO4 +2H2O原電池反應(yīng)：PbO2 + 2H2SO4 + Pb = 2PbSO4 + 2H2O第9頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五（2） 鎳鎘電池特點(diǎn)：體積小，便于攜帶?？芍貜?fù)使用500次以上。壽命比鉛蓄電池長。鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢。H2+NiO(OH)2 Ni(OH)2+H2O 。放電充電鎳鎘電池電極反應(yīng)（KO

5、H為電解液）用途：廣泛用于收錄機(jī)、無線對講機(jī)、電子閃光燈、 電動剃須刀等。2NiO(OH) + 2H2O + Cd 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2放電充電第10頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五（3）鋰電池 以鋰為負(fù)極的非水電解質(zhì)電池有幾十種，其中性能最好、最有發(fā)展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質(zhì)電池，這種電池以片狀金屬及為負(fù)極，電解活性MnO2作正極，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機(jī)溶劑作為電解質(zhì)溶液 ：負(fù)極：Li e Li+正極：MnO2 e Li+ LiMnO2 總反應(yīng)： Li MnO2 LiMnO2第11頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)1

6、1分，星期五鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。特點(diǎn)：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。用途：現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機(jī)、手表、心臟起搏器等低功耗電器的主流。筆記本電腦專用電池第12頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五 電池中含有大量的重金屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。據(jù)專家測試，一節(jié)紐扣電池能污染60萬升水；一節(jié)一號電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價(jià)值。若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，滲出的重金屬物質(zhì)就會滲透土壤、污染地下水，進(jìn)而進(jìn)入魚類、農(nóng)作物等，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康，有的還能致癌。所以我們不要亂扔電池，要及時回收。

7、廢舊電池的回收利用第13頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五3、燃料電池高效、環(huán)境友好的化學(xué)電池它的電極材料一般為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。小型高性能燃料電池 第14頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五氫氧燃料電池正負(fù)極材料正極：通氧氣（氧化劑）負(fù)極：通氫氣（燃料）電解質(zhì)：H2SO4溶液/NaOH溶液/Na2SO4溶液電極：使用鉑電極或者多孔性碳第15頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五

8、H2O2H2O（1）酸性氫氧燃料電池電解質(zhì)：H2SO4溶液使用鉑電極電極反應(yīng)負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+正極：O2 + 4H+ + 4e- 2H2O總反應(yīng)：2H2 + O22H2O第16頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五電極反應(yīng)負(fù)極：2H2 + 4OH- - 4e- 4H2O正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH-總反應(yīng)：2H2 + O22H2O（2）堿性氫氧燃料電池KOH溶液H2 O2 H2Oa極 b極通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個反應(yīng)器。與其它電池區(qū)別：反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)。O2 O2- 酸性環(huán)境： O2- 2H+ H2O堿性環(huán)境： O2- H

9、2O2OH-注：用途：氫氧燃料電池目前已應(yīng)用于航天、軍事通訊、電視中繼站等領(lǐng)域 第17頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五例1：寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式： 正極： 2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH-負(fù)極： CH4 + 10 OH- -8e = CO32- + 7H2O總反應(yīng)：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 反應(yīng)后溶液的pH如何變化？PH值降低第18頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五KOH溶液H2O2H2Oa b例2：1969年美國“阿波羅11號”登月成功。飛船上使用的

10、氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。1、a是 極， b是 極2、外電路電子流向：負(fù)正 ab第19頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五例三：1991年，我國首創(chuàng)以鋁空氣海水為能源的新型電池，稱之為海洋電池。它是一種無污染、長效、穩(wěn)定可靠的電源。它靠海水中的溶解氧與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電能的。為獲得海水中只含有0.5%的溶解氧，科學(xué)家把正極制成仿魚鰓的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增大表面積，吸收海水中的微量溶解氧。這些氧在海水電解液作用下與鋁反應(yīng)，源源不斷地產(chǎn)生電能。 總反應(yīng)式：4Al3O2十6H2O4Al(OH)3負(fù)極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：4Al12e4Al3 3O26H2O十12e12OH 特點(diǎn)：海洋電池本身不含電解質(zhì)溶液和正極活性物質(zhì)，不放入海洋時，鋁極就不會在空氣中被氧化，可以長期儲存。 第20頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五各種各樣的電池空氣電池單晶硅太陽能電池第21頁，共23頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)11分，星期五化學(xué)電池