化学电源上课用.ppt
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1、化学电源化学电源锂电池锂电池银锌电池银锌电池锌汞电池锌汞电池1.银锌电池银锌电池一般用不锈钢制成小圆盒形,圆盒由正一般用不锈钢制成小圆盒形,圆盒由正极壳和负极壳组成,形似钮扣(俗称钮极壳和负极壳组成,形似钮扣(俗称钮扣电池)。盒内正极壳一端填充由氧化扣电池)。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料,负极盖银和石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料,一端填充锌汞合金组成的负极活性材料,电解质溶液为电解质溶液为KOHKOH浓溶液。浓溶液。电极反应式如下:电极反应式如下:负极:负极:Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=ZnO+H=ZnO+H2 2O O正极:
2、正极:AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-电池的总反应式为:电池的总反应式为:AgAg2 2O+Zn=2Ag+ZnOO+Zn=2Ag+ZnO电池的电压一般为电池的电压一般为1.59V1.59V,使用寿命较长。,使用寿命较长。干电池干电池上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池2.干电池干电池-普通锌锰电池普通锌锰电池干电池用锌制筒形外壳作负极,位于中央的干电池用锌制筒形外壳作负极,位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极,在石墨棒的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极,在石墨棒的周围由内向外依次是周围由内向外依次是A A:二氧化锰粉末(黑:二氧化锰粉末(黑色)色)-用
3、于吸收在正极上生成的氢气用于吸收在正极上生成的氢气(以防止产生极化现象);(以防止产生极化现象);B B:用饱和了氯:用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。电极反应式为:电极反应式为:负极(锌筒):负极(锌筒):Zn 2eZn 2e-=Zn=Zn2+2+正极(石墨):正极(石墨):2NH2NH4 4+2e +2e-=2NH=2NH3 3+H H22 H H2 2+2MnO+2MnO2 2=Mn=Mn2 2O O3 3+H+H2 2O O总反应:总反应:Zn+2NHZn+2NH4 4+2MnO+2MnO2 2=Zn=Zn2+2+2NH2NH3 3+Mn
4、+Mn2 2O O3 3+H+H2 2O O干电池的电压大约为干电池的电压大约为1.5V1.5V,不能充电再生。,不能充电再生。随着用电器朝着小型化、多功能化发展随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求,对电池的发展也提出了小型化、多的要求,对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性,负极也由锌片变为离子导电性更好的碱性,负极也由锌片改为锌粉,反应面积成倍增长,使放电电流改为锌粉,反应面积成倍增长
5、,使放电电流大幅度提高。大幅度提高。新型燃料电池新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质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从外界输入,同时将电极反应产物不断排出电池出电池3.3.氢氧燃料电池氢氧燃料电池 这是一种高效、低污染的新型电池,主要用这是一种高效、低污染的新型电池,主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极,于航天领域。其电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性碳电具有很强的催化活性,如铂电极、活性碳电极等。电解质溶液一般为极等。电解质溶液一般为40%40%的
6、的KOHKOH溶液。溶液。电极反应式如下:电极反应式如下:负极:负极:2H2H2 2+4OH+4OH-4e-4e-=4H=4H2 2O O正极:正极:O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-总反应式:总反应式:2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O使用氢氧燃料电池动力的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI例例1 1:航航天天技技术术上上使使用用的的氢氢氧氧燃燃料料电电池池具具有有高高能能、轻轻便便、无无污污染染的的优优点点。氢氢氧氧燃燃料料电电池池有有酸酸式式和和碱碱式式两两种种,它它们们放放电电时时的的总总反反应应都都可可以以表表示示为为
7、2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O,酸酸式式电电池池中中电电解解质质是是酸酸,其其负负极极反反应应可可表表示示为为,则则其其正正极极反反应应式式为为_ _ _。碱碱式式电电 池池 的的 电电 解解 质质 是是 碱碱,其其 正正 极极 反反 应应 式式 为为 ,则其负极反应可表示为,则其负极反应可表示为_ _。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:氢气是燃料电池最简单的燃料,虽然:氢气是燃料电池最简单的燃料,虽然使用方便,却受到价
8、格和来源的限制。常用使用方便,却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物,如:甲烷、的燃料往往是某些碳氢化合物,如:甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中成的甲烷燃料电池中a a极的电极反应式:极的电极反应式:,此时电池内总的反应式此时电池内总的反应式 :。KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O铅蓄电池铅蓄电池4.铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池可放电也可以充电,一般用硬橡胶铅蓄电池可放电也可以充电,一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防
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