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1、化学电源课件化学电源课件( (苏教苏教版选修版选修4)4)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 -
2、2e- - = ZnO + H = ZnO + H2 2O O正极：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
3、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 +
4、 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 + 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
5、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，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，
6、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
7、= 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 ，则则其其负负极极反反
8、应应可可表表示示为为_ _。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：
9、 ，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（防止酸液的泄或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔
10、塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中。浸入到硫酸溶液中。放电时为原电池，其电极反应如下：放电时为原电池，其电极反应如下：负极：负极：Pb + SOPb + SO4 42-2- - 2e - 2e - - = PbSO = PbSO4 4正极：正极：PbOPbO2 2 + 4H + 4H+ + + SO + SO4 42-2- + 2e + 2e - - = PbSO = PbSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O总反应式为：总反应式为：Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 = = 2PbS
11、O2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到低，当溶液的密度降到1.18g/ml 1.18g/ml 时应停止使时应停止使用进行充电，充电时为电解池，用进行充电，充电时为电解池，5.碱性蓄电池碱性蓄电池这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且拾携带很方便。拾携带很方便。Ni-CdNi-Cd电池：电池：Cd + 2NiO(OH) + 2HCd + 2NiO(OH) + 2H2 2O O = 2Ni(OH)= 2Ni(OH)2 2 + Cd(OH) + Cd(OH
12、)2 2 Ni-FeNi-Fe电池：电池：Fe + 2NiO(OH) + 2HFe + 2NiO(OH) + 2H2 2O = O = 2Ni(OH)2Ni(OH)2 2 + Fe(OH) + Fe(OH)2 2（碱性可充电电池及简易充电座）碱性可充电电池及简易充电座）锂电池锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。用寿命大大延长。使用锂电源的手机与手提电脑使用锂电源的手机与手提电脑6.微型锂电池微型锂电池常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池，常用于心脏起搏器
13、、手机的一种微型电池，一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlClLiAlCl4 4 ）的亚硫）的亚硫酸氯（酸氯（SOClSOCl2 2 ）。电池的总反应式如下：）。电池的总反应式如下：8Li + 3SOCl8Li + 3SOCl2 2 = 6LiCl + Li = 6LiCl + Li2 2SOSO3 3 + + 2S 2S 这种电池的容量大，电压稳定，能在这种电池的容量大，电压稳定，能在- -56.756.70 0C- +71.1C- +71.10 0C C的大范围温差内正常工作的大范围温差内正常工作日
14、本产海水电池日本产海水电池以海水电池为能源的航海标志灯以海水电池为能源的航海标志灯7. 海水电池海水电池 19911991年，我国科学家首创以铝年，我国科学家首创以铝-空气空气-海海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。中的氧气使铝不断氧化而产生电流。其电极反应式如下：其电极反应式如下：负极：负极：4Al 12e4Al 12e- - = 4Al = 4Al3+3+正极：正极：3O3O2 2 + 6H + 6H2 2O + 12eO + 12e-
15、- = 12OH = 12OH- -总反应式为：总反应式为：4Al + 3O4Al + 3O2 2 + 6H + 6H2 2O = O = 4Al(OH)4Al(OH)3 3这种电池的能量比普通干电池高这种电池的能量比普通干电池高20-5020-50倍！倍！8.熔融盐燃料电池熔融盐燃料电池这是一种具有极高发电效率的大功率化学电这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，有多个不同的品种，如天然气、有多个不同的品种，如天然气、COCO、-熔融熔融碳酸盐
16、型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工作。作。下面以下面以CO-LiCO-Li2 2COCO3 3 + Na + Na2 2COCO3 3-空气与空气与COCO2 2型电池为例加以说明：型电池为例加以说明：总反应式为：总反应式为：2CO + O2CO + O2 2 = 2CO = 2CO2 2该电池的工作温度一般为该电池的工作温度一般为6506500 0C C负极反应式：负极反应式：2CO + 2CO2CO + 2CO3 32-2- -4e -4e- - = = 4CO4CO2 2正极反
17、应式：正极反应式：O O2 2 + 2CO + 2CO2 2 + 4e + 4e- - = = 2CO2CO3 32-2-例例3. 3. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率熔融盐燃料电池具有高的发电效率, ,因因而受到重视而受到重视. .可用可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混的熔融盐混合物用电解质合物用电解质,CO,CO为阳极燃气为阳极燃气, ,空气与空气与COCO2 2的混的混合气为阴极助燃气合气为阴极助燃气, ,制得在制得在65006500下工作的燃下工作的燃料电池料电池, ,完成有关的电池反应式完成有关的电池反应式: : 负极反应式：负极反应式： 正极反应式正极反应式:O:O2 2+2CO+2CO2 2+4e=2CO+4e=2CO3 32-2- 总电池反式：总电池反式： 2CO+2CO32-4e- =4CO22CO+O2=2CO2原电池电极反应式的书写注意事项：原电池电极反应式的书写注意事项：（1 1）负氧正还。）负氧正还。（2 2）要要注注意意溶溶液液的的酸酸碱碱性性，适适当当的的在在电电极极方方程程式式两两边边添添加加H H+ +、OHOH、H H2 2O O，以以遵遵循循电电荷荷守恒和质量守恒。守恒和质量守恒。（3 3）要要注注意意电电极极反反应应产产物物是是否否与与电电解解质质溶溶液发生反应。液发生反应。小结小结结束结束
