化学电源突出课件材料

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化学电源——氢氧燃料电

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  普通锌锰电池碱性电池 小型高性能燃料电池镍氢电池 纽扣电池 索尼数码相 机锂电池 •一次电池:电池中的反应物质在进行一次电化学反应(放电)之后就不能再次使用了,即无法充 电再使用(只能废弃而不能再生)。这样的电池, 叫做一次电池。废弃的一次电池必须妥善处理, 否则会造成矿产资源的极大浪费和环境污染。 •二次电池:可以多次反复使用,放电后可以充电 复原再重新放电的电池,也称蓄电池、可充电电 1、化学电池分类化学电池 一次电池 二次电池 燃料电池 定义 例子 电池中的反应物 质进行一次氧化 还原反应并放电 之后,就不能再 次利用. 又称充电电池或蓄电 池在放电后经充电可 使电池中的活性物质 获得重生,恢复工作 能力,可多次重复使 是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直 接转化成电能的化学 电源,又称连续电 干电池:电池中 的电解质溶液制 成胶体,不流动, 故称干电池. 铅蓄电池、 锌银蓄电池、 镍镉电池、 锂离子电池 氢气、甲醇、天然 气、煤气与氧气组 成燃料电池。 如:普通锌锰电 池、碱性锌锰电 池、锌银纽扣电 一、化学电池小型高性能 燃料电池 2、化学电池优点:P74 (1)能量转换效率高,供能稳定可靠。 (2)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。 (3)易维护,可在各种环境下工作。 3、判断电池优劣的标准 (1)比能量[符号(Ah/kg),(Ah/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (2)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 (3)电池的储存时间的长短 除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、 功率大、储存时间长的电池,其质量好。 电池的总反应:Zn+ 2MnO 2MnO(OH)1、干电池(普通锌-锰电池) 干电池用锌制桶形外壳作 负极,位于中央的顶盖有铜 帽的石墨作正极,在石墨周 围填充NH 和淀粉作电解质溶液,还填充MnO 干电池电极:Zn为负极,碳棒为正极 电解液:NH 淀粉糊另有黑色的MnO ,防止产生极化现象。电极方程式: 负极(Zn):Zn-2e 碱性锌-锰干电池负极: 正极: 电池反应: 电解质:KOH ——Zn ——MnO 银锌电池Zn为负极,Ag O为正极电解液: KOH溶液 电极反应式: 负极:Zn+2OH 总反应式:Zn+Ag 电池特点:比能量高、电压高、储存时间长、工作温度宽等优点. 在炭极上发生还原反应.电解液是由四氯铝化锂LiAlCl +2S10 二、二次电池------蓄电池 (1)铅蓄电池 正极材料上涂有棕褐 色的PbO ,负极材料是海绵状的金属铅,两极浸 溶液中。写出电极反应式;分 析电子转移情况及电解质 溶液浓度的变化情况。 11 铅蓄电池: 电极:Pb为负极, PbO 为正极.电解液: 30%的H 溶液电极反应式: 放电时:为原电池 为原电池 负极(Pb) 总电池反应:PbO 充电时:为电解池为电解池 阴极(Pb): PbSO 总电解反应:2PbSO 通电12 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂 的化学能直接转换成电能的化学电池。 酸性电解质: 负极: 2H (1)氢氧燃料电池13 碱性电解质的氢氧燃料 电池:航天技术上使用的 一种电池,它具有高能、轻 便、不污染环境等优点。用 Pt做电极,KOH溶液做电解 液,因其反应与氢氧燃烧相 似,故称为氢氧燃烧电池。 请写出电极反应及电池反应式;若将氢气换成甲烷、 甲醇,写出电极反应及电池反应式。 14 氢氧燃料电池 (1)电极:Pt制作的惰性电极 (2)电解质溶液:KOH溶液 反应原理: 碱性电解质 负极: 2H 总反应:2H 15电极反应:负极:CH (2)以甲烷作燃料的燃料电池电极为金属铂,电解质为KOH,在两极分别通入甲烷和氧气。 以甲醇作燃料的燃料电池电极为金属铂,电解质为KOH,在两极分别通入甲烷和氧气。 电极反应:负极:2CH 16燃料电池的规律 燃料做负极,助燃剂氧气为正极 电极材料一般不参加化学反应,只起传导电子的 作用。 能量转化率高(超过80%),普通的只有30%, 有利于节约能源。 燃料电池与前几种电池的差别: 氧化剂与还原剂在工作时不断补充; 反应产物不断排出 17 电极反应式的书写: 1.给出总反应式,写电极方程式。以反应 2H 解质溶液为KOH为例。(1)根据总反应方程式,列出总式两边各元素化合价变化和电 子转移情况。 O的+1价失电子 氧化反应 的0价变为H2O的-2价得电子 还原反应 失电子,发生氧化反应的为负极:H O,由总反应可知,有4个氢原子从0价变为+1价,故负极失去4个电子。 负极: 2H 18(2)根据电解质溶液的酸碱性,用H 或其他离子配平,使两边电荷总数相等。 负极: 2H (注意:当反应中生成物与反应物H和O元素的个数无法配平时,可以尝试添加H O到反应中进行配平。)19 各类电极反应式的一般书写步骤: 1.列出物质,标出各元素价态变化,判断电 子得失,断定正负极。 2.选离子,配电荷。根据电解质溶液的酸碱性, 或其他离子配平,使两边电荷总数相等。3.配个数,巧用水。当反应中生成物与反应物H 和O元素的个数无法配平时,可以尝试添加H 20电极反应式的书写: 2.根据装置书写电极反应式,首先判断该电池所依据 的化学反应,从而确定2个半反应(即电极反应) 如:氢氧燃料电池,电解质溶液为酸性溶液 总反应:2H 酸性装置原理分析:负极室通入H 它在Pt电极上被催化分解为H原子,再失去电子成为H 进入电解质溶液,透过薄膜,进入正 ,经过Pt电极的催化,O 在正极上放电生成H 负极:2H 211.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重 视,可用Li 的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO 的混合气体为正极助燃气,制得在650下工作的燃料电池,完成有关的 电池反应式: 负极反应式:2CO+2CO 正极反应式:_________________,电池总反应式:_______________。 解析:作为燃料电池,总的效果就是把燃料进行燃 烧.本题中CO为还原剂,空气中O 为氧化剂,电池总反应式为:2CO+O 。用总反应式减去电池负极反应式,就可得到电池正极反应式: 22解析: KOH电解液,总反应-负极反应,得正极反应: 2MnO (aq).电子由Zn负极通过外电路到正极.1molZn失2mol电子,外电路中每通 过O.2mol电子,Zn的质量理论上减小6.5g.故答案为C项。 2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛 应用.锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应 式为:Zn(s)+ 2MnO A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极电极反应为: 2MnO (aq)C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路每通过0.2mole 理论上减小锌的质量6.5g23 减少污染 节约资源 24

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