魯科版《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池》素材2

新型的化學(xué)電源隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)化學(xué)電源的要求也越來(lái)越高，需要制造具有體積、電容量大、質(zhì)量小和功率大等特點(diǎn)的新型的化學(xué)電源。下面著重介紹兩種常用的新型的化學(xué)電源。1．銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池是一種高能電池。它的質(zhì)量小、體積小，是人造地球衛(wèi)星、宇宙火箭、空間電視轉(zhuǎn)播站等的電源。銀鋅蓄電池的負(fù)極是鋅（Zn），正極是氧化銀（Ag2O），用鋅酸鹽溶液（如H2ZnO2加KOH溶液）作電解質(zhì)溶液。放電時(shí)，在電極上發(fā)生的如下反應(yīng)：負(fù)極（鋅片）Zn＋2OH－Zn（OH）2＋2e－正極（氧化銀）Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－總反應(yīng)式Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn（OH）2銀鋅蓄電池所蓄的電能很高，但使用期不長(zhǎng)，在充電狀態(tài)下不宜長(zhǎng)期保存。2．鋰電池鋰電池在較小的體積或質(zhì)量下能放出較多的電能，放電時(shí)電壓十分穩(wěn)定，貯存時(shí)間長(zhǎng)，能在～溫度范圍內(nèi)工作。可作心臟起搏器、照相閃光燈的電源，如做成紐扣式微型鋰電池，可用于電子表、助聽(tīng)器、計(jì)算器、電腦以及各種手機(jī)等方面。鋰電池是用鋰作負(fù)極，炭作正極，無(wú)機(jī)溶劑亞硫酰氯（SO2Cl2）在炭極上發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是四氯鋁化鋰（LiAlCl4）溶解于亞硫酰氯中組成。它的總反應(yīng)是鋰與亞硫酰氯發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鋰、亞硫酸鋰和硫：8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S?？傊倪M(jìn)化學(xué)電源的一個(gè)重要的任務(wù)就是使電源的質(zhì)量小、體積小和提高能量的轉(zhuǎn)化率。[參考資料]1、原電池的正負(fù)極的判斷方法（1）由組成原電池的兩極電極材料判斷。一般是活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。（2）根據(jù)電流方向或電子流動(dòng)方向判斷。電流是由正極流向負(fù)極；電子流動(dòng)方向是由負(fù)極流向正極。（3）根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動(dòng)方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負(fù)極。（4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷。原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，其正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。（5）根據(jù)電極現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的一極為正極。2、原電池的應(yīng)用（1）加快氧化還原反應(yīng)的速率如①實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反應(yīng)制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和粗鋅、稀H2SO4的溶液形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率加快。②如果用純Zn，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同樣會(huì)加快產(chǎn)生H2的速率，原因是Cu2++ZnCu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4的溶液中形成原電池，加快了鋅的腐蝕，產(chǎn)生H2的速率加快。（2）比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱例如：有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)電極現(xiàn)象判斷出A是負(fù)極，B是正極；由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性A>B，即原電池中，活潑性強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動(dòng)性弱的金屬為正極。（3）設(shè)計(jì)原電池例如：利用Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池，由反應(yīng)式可知：Cu失去電子作負(fù)極，F(xiàn)eCl3(Fe3+)在正極上得到電子，且作電解質(zhì)溶液，正極為活潑性比Cu弱的金屬離子或?qū)щ姷姆墙饘俚取Ｈ鐖D：負(fù)極(Cu)—2e—Cu2+(氧化反應(yīng))正極(C)：2Fe3++2e—2Fe2+(還原反應(yīng))（4）金屬的腐蝕（從理論上揭示鋼鐵腐蝕的主要原因）金屬腐蝕的本質(zhì)是：M—ne—Mn+發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化金屬（如Fe）的最主要的氧化劑是空氣中的O2，其次是酸性電解質(zhì)溶液中的H+。腐蝕規(guī)律：①原電池腐蝕中，兩金屬活動(dòng)性相差越大，活潑金屬腐蝕越快。②對(duì)同樣的電極，強(qiáng)電解質(zhì)引起的腐蝕>弱電解質(zhì)引起的腐蝕>非電解質(zhì)引起的腐蝕。【多彩化學(xué)】電池的服務(wù)壽命電池是一種化學(xué)物質(zhì)，因而也是有一定服務(wù)壽命的，諸如干電池（包括普通的堿性電池）等一次電池是不能充電的，服務(wù)壽命當(dāng)然只有一次。對(duì)于充電電池，一般我們以充電次數(shù)來(lái)衡量其服務(wù)壽命的長(zhǎng)短。鎳鎘電池的循環(huán)使用壽命在300~700次左右，鎳氫電池的可充電次數(shù)一般為400~1000次，鋰離子電池為500~800次。充電電池的服務(wù)壽命不僅受制作電池采用的原料、制作工藝等因素的影響，還與電池的充放電方法及實(shí)際使用情況有密切關(guān)系。例如，某人于1985年開(kāi)始使用的6節(jié)HITACHI（日立）鎳鎘電池，一直到現(xiàn)在還在繼續(xù)使用，只是電池容量有些降低了?？磥?lái)，只要使用方法合理，充電電池是完全可以達(dá)到甚至大大超過(guò)標(biāo)稱的服務(wù)壽命的。質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜燃料電池以磺酸型質(zhì)子交換膜為固體電解質(zhì)，無(wú)電解質(zhì)腐蝕問(wèn)題，能量置換效率高，無(wú)污染，可室溫快速啟動(dòng)。質(zhì)子交換膜燃料電池在固定電站、電動(dòng)車(chē)、軍用特種電源、可移動(dòng)電源等方面都有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是電動(dòng)車(chē)的最佳驅(qū)動(dòng)電源。它已成功地用于載人的公共汽車(chē)和奔馳轎車(chē)上。彎曲異形的高分子電池現(xiàn)在另外一種新型電池-高分子電池，也被各大手機(jī)廠商看好。其實(shí)高分子電池只是一個(gè)泛稱，一般指構(gòu)成電池的正極、負(fù)極與電解質(zhì)三要素中，至少有一項(xiàng)使用高分子作為主要材料。目前高分子主要被應(yīng)用在正極與電解質(zhì)。由于使用高分子取代電池中的電解液，因此不必再有為了封閉液狀電解液的外部殼子，所以這樣電池可以從根本上避免漏液的問(wèn)題；而且電池內(nèi)部是膠態(tài)的固體，所以可以制成薄型電池，在、400mAh容量的情況下其厚度只有；還可以設(shè)計(jì)成多種形狀，這種電池最大可彎曲90度左右。這在一些“異形”手機(jī)中是相當(dāng)方便應(yīng)用的。固體氧化物燃料電池采用固體氧化物作為電解質(zhì)，除了高效，環(huán)境友好的特點(diǎn)外，它無(wú)材料腐蝕和電解