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1、第二节化学电源 发展中的化学能源 第二课时 锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池 一 常见的各类电池 二 化学电池 1 概念 将化学能变成电能的装置 2 分类 一次电池又称不可充电电池 如 干电池 二次电池又称充电电池 蓄电池 燃料电池 3 优点 4 电池优劣的判断标准 能量转换效率高 供能稳定可靠 可以制成各种形状和大小 不同容量和电压的电池和电池组 使用方便 易维护 可在各种环境下工作 比能量 符号 A h kg A h L 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 比功率 符号是W kg W L 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 比时间 电池的储存时间的长短 三 常见
2、电池电极反应式的书写 铜锌原电池先分析正 负极 再根据负极发生氧化反应 正极发生还原反应的规律书写电极反应式 及时训练 负极 锌筒 Zn 2e Zn2 正极 石墨 2MnO2 2NH4 2e Mn2O3 2NH3 H2O总反应 Zn 2MnO2 2NH4 Zn2 Mn2O3 2NH3 H2O 干电池 Zn Mn普通干电池 锌锰碱性电池是一种新型的干电池 正极材料为MnO2 负极材料为Zn 还原产物为MnOOH 电解质是KOH溶液 总 Zn 2MnO2 2H2O Zn OH 2 2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理 负极 Zn 2OH 2e Zn OH 2正极 2MnO2 2H2O 2e
3、 2MnO OH 2OH 总反应 Zn 2MnO2 2H2O Zn OH 2 2MnO OH 碱性Zn Mn干电池 铅蓄电池 1 电极材料及原料 2 电解质溶液 3 电极反应式 正极 PbO2负极 Pb H2SO4溶液 负极 Pb Pb 2e SO42 PbSO4 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 正极 PbO2 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O 总反应 负极 Pb SO42 PbSO4 2e 正极 PbO2 SO42 4H 2e PbSO4 2H2O电池总反应 Pb PbO2 2SO42 4H 2PbSO4 2H2O 阴极 PbSO4 2e Pb SO
4、42 阳极 PbSO4 2H2O PbO2 SO42 4H 2e 电池总反应 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2SO42 4H 铅蓄电池的放电过程 原电池 铅蓄电池的充电过程 电解池 铅蓄电池的充放电过程 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的 能量转换器 优点 效率高 无污染 装置可持续使用 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 不断从外界输入 同时将电极反应产物不断排出电池 3 新型燃料电池 怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式 书写步骤 1 写出燃烧反应 根据电解液改写燃料电池总反应 2 写出正极的电极反应式 一般较简单 3 由燃料电池总反应减去
5、正极的电极反应式得负极的电极反应式 正极反应一般为 酸性介质 碱性介质 O2 4H 4e 2H2O O2 2H2O 4e 4OH 1 氢氧燃料电池 负极H2 2H2 4OH 4e 4H2O 正极O2 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 O2 2H2 2H2O 氢氧燃料电池是一种新型的化学电池 其构造如图示 两个电极均由多孔性碳制成 通入的气体由孔隙逸出 并在电极表面放电 碱性介质 燃料电池 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 2H2 4e 4H O2 2H2O 4e 4OH 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 2 CH4燃料电池 碱性介质 1 燃烧总化学
6、反应 CH4 2O2 CO2 2H2O2 燃料电池总反应 3 正极 4 负极 CH4 2OH 2O2 CO32 3H2O 2O2 4H2O 8e 8OH CH4 10OH 8e CO32 7H2O CH4燃料电池 酸性介质 1 燃料电池总反应 CH4 2O2 CO2 2H2O 2 正极反应 O2 4H 4e 2H2O 3 负极反应 2 得 CH4 8e 2H2O CO2 8H 3 甲醇燃料电池 酸性介质 总反应 2CH4O 3O2 2CO2 4H2O正极的电极反应式为 3O2 12e 12H 6H2O负极的电极反应式为 2CH4O 12e 2H2O 12H 2CO2 甲醇燃料电池 碱性介质 总
7、反应式 2CH4O 3O2 4KOH 2K2CO3 6H2O正极的电极反应式为 3O2 12e 6H20 12OH 负极的电极反应式为 2CH4O 12e 16OH 2CO32 12H2O 4 海水电池 1991年 我国首创以铝 空气 海水为能源的新型电池 用作航海标志灯 该电池以取之不的海水为电解质 靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 这种海水电池的能量比 干电池 高20 50倍 电极反应式为 负极 正极 电池总反应 4Al 12e 4Al3 3O2 6H2O 12e 12OH 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 Mg 负极 2Al 8OH 6e 2AlO2 4H2O 正极 6H2O 6e 3H2 6OH 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 电池反应式 补充 电池的发展方向 光电池使用方便 特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展 促使其应用更加快捷 美 日 欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划 开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性 降低成本 不断扩大产业 目前已有80多个国家和地区形 成商业化 半商业化生产能力 年均增长达16 市场开拓从空间转向地面系统应用 减少污染节约资源 实践活动 调查市场常见电池的种类 应用和回收价值
