儲(chǔ)能材料考試重點(diǎn)總結(jié)

文檔可自由編輯打印b、電化學(xué)反應(yīng)是一種特殊的異相催化反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在兩類導(dǎo)體的界面，固相為電極，電極具備催化性質(zhì)，但催化性質(zhì)與電極電勢(shì)有關(guān)。c、氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是等當(dāng)量進(jìn)行的，即得電子數(shù)與失電子數(shù)相同。d、氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)互相制約，又各具獨(dú)特性。制約性體現(xiàn)在兩個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，且電子得失數(shù)相同。獨(dú)立性體現(xiàn)在兩個(gè)反應(yīng)分別在不同位置進(jìn)行。3、為什么不能用普通電壓表測(cè)量電動(dòng)勢(shì)？應(yīng)該怎樣測(cè)量？電池與伏特計(jì)接通后有電流通過(guò)，在電池兩極上會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象，使電極偏離平衡狀態(tài)。另外，電池本身有內(nèi)阻，伏特計(jì)所量得的僅是不可逆電池的端電壓。因此電池電動(dòng)勢(shì)不能直接用伏特表來(lái)測(cè)定。利用電位差計(jì)可在電池?zé)o電流（或極小電流）通過(guò)時(shí)測(cè)得其兩極間的電勢(shì)差，即為該電池的平衡電動(dòng)勢(shì)。具體測(cè)試方法為：在待測(cè)電池上并聯(lián)一個(gè)大小相等，方向相反的外加電勢(shì)，這樣待測(cè)電池中就沒(méi)有電流通過(guò)，外加電勢(shì)差的大小就等于待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)。試分析DMFC與PEMFC在結(jié)構(gòu)上的不同之處。1）由甲醇陽(yáng)極氧化電化學(xué)方程可知，當(dāng)甲醇陽(yáng)極氧化時(shí)，不但產(chǎn)生H+與電子，而且還產(chǎn)生氣體CO2，因此盡管反應(yīng)物CH30H與H20均為液體，仍要求電極具有憎水孔。而且由水電解工業(yè)經(jīng)驗(yàn)可知，對(duì)析氣電極，尤其是采用多孔氣體擴(kuò)散電極這類立體電極時(shí)，電極構(gòu)成材料極易在析出的反應(yīng)氣作用下導(dǎo)致脫落、損失，進(jìn)而影響電池壽命。因此與PEMFC相比，在DMFC陽(yáng)極結(jié)構(gòu)與制備工藝優(yōu)化時(shí)，必須考慮CO2析出這一特殊因素。2）當(dāng)采用甲醇水溶液作燃料時(shí)，由于陽(yáng)極室充滿了液態(tài)水，DMFC質(zhì)子交換膜陽(yáng)極側(cè)會(huì)始終保持在良好的水飽和狀態(tài)下。但與PEMFC不同的是，當(dāng)DMFC工作時(shí)不管是電遷移還是濃差擴(kuò)散，水均是由陽(yáng)極側(cè)遷移至陰極側(cè)，即對(duì)以甲醇水溶液為燃料的DMFC，陰極需排出遠(yuǎn)大于電化學(xué)反應(yīng)生成的水。因此與PEMFC相比，DMFC陰極側(cè)不但排水負(fù)荷增大，而且陰極被水掩的情況更嚴(yán)重，在設(shè)計(jì)DMFC陰極結(jié)構(gòu)與選定制備工藝時(shí)必須考慮這一因素。*5、管型SOFC電池組與平板型SOFC電池組相比各有何特點(diǎn)？管型SOFC電池組由一端封閉的管狀單電池以串聯(lián)、并聯(lián)方式組裝而成。管型SOFC的優(yōu)點(diǎn)：a.單電池間的連接體設(shè)在還原氣氛一側(cè)，這樣可使用廉價(jià)的金屬材料作電流收集體。b.單電池采用串聯(lián)、并聯(lián)方式組合到一起，可以避免當(dāng)某一單電池?fù)p壞時(shí)電池組完全失效。用鎳氈將單電池的連接體聯(lián)結(jié)起來(lái)，可以減小單電池間的應(yīng)力。c.電池組相對(duì)簡(jiǎn)單，容易通過(guò)電池單元之間并聯(lián)和串聯(lián)組成大功率的電池組。d.一般在很高的溫度下操作，主要用于固定電站，高溫SOFC一般采用管型結(jié)構(gòu)。管式SOFC的缺點(diǎn)：電流通過(guò)的路徑較長(zhǎng)，限制了SOFC的性能。平板型SOFC的空氣電極/YSZ固體電解質(zhì)/燃料電極燒結(jié)成一體，組成“三合一”結(jié)構(gòu)。平板型SOFC的優(yōu)點(diǎn)：“三合一”組件制備工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，電流收集均勻，流經(jīng)路徑短，使平板型電池的輸出功率密度較管式高。平板型SOFC的缺點(diǎn)：密封困難、抗熱循環(huán)性能差、難以組裝成大功率電池組。PEMFC有哪些主要特點(diǎn)和用途？其主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？除了具有FC的一般優(yōu)點(diǎn)外，PEMFC還具有：室溫下快速啟動(dòng)；無(wú)電解質(zhì)液流失；比功率和比能量高；壽命長(zhǎng)。可用于分散電站，移動(dòng)電源，是電動(dòng)車、移動(dòng)通訊和潛艇等的理想電源，也是最佳的家庭動(dòng)力源。PEMFC的主要應(yīng)用領(lǐng)域可分為以下三大類：用作便攜電源、小型移動(dòng)電源，適用于軍事、通訊、計(jì)算機(jī)等用作交通工具動(dòng)力，如摩托車、汽車、火車、船舶等3）用作分散型電站，適于用作海島、山區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)或新開(kāi)發(fā)地區(qū)電站。胡友根老師重點(diǎn)：四種電池的正負(fù)極、電解液、反應(yīng)、電池的基本組成、鉛酸電池：正極活性物質(zhì)：二氧化鉛。負(fù)極活性物質(zhì)：海綿狀金屬鉛。電解液：稀硫酸水溶液電壓2V基本組成：正負(fù)極（活性物質(zhì)和板柵組成)、電解液、隔板、電池槽。1、板柵的組成和作用：組成：pb-sb合金和pb-ca合金作用：活性物質(zhì)的載體，在電池的制造過(guò)程中，鉛膏就涂覆在他上面，活性物質(zhì)考板柵來(lái)保持和支撐；集流體，它負(fù)擔(dān)著電池在充放電過(guò)程中電流的傳導(dǎo)，集散作用并使電流分布均勻。鉛酸電池正負(fù)極的轉(zhuǎn)變過(guò)程，鉛酸電池的雙硫酸鹽化。由于放電時(shí)，正負(fù)極都生成PbSO4，所有該成硫理論叫“雙硫酸鹽化理論”什么是鉛酸電池的負(fù)極不可逆硫酸鹽化極板的硫酸鹽化也程不可逆硫酸鹽化，這種現(xiàn)象是由于電池的維護(hù)不當(dāng)造成。所謂負(fù)極不可逆硫酸鹽化，是負(fù)極負(fù)極活性物質(zhì)在一定條件下生成堅(jiān)硬而粗大的硫酸鉛，它不同于鉛在正常反應(yīng)時(shí)生成的硫酸鉛，幾乎不溶解，所以在電池充電時(shí)很難或者不能轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)--海綿鉛，是電池容量大大降低。特征：（1）充電時(shí)電壓上升快，放電時(shí)電壓下降迅速；（2）充電時(shí)氣泡產(chǎn)生過(guò)早；（3）電解液密度低于正常值；（4）極板表面生成白色粒狀斑點(diǎn)；(5)電池容量明顯下降。防止：及時(shí)充電，不要過(guò)放電。生極板：沒(méi)有經(jīng)過(guò)化成的電池極板。極板化成：極板化成是指利用化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)使極板轉(zhuǎn)化成具有電化學(xué)特性的正、負(fù)極板的過(guò)程。化成原理鉛負(fù)極鈍化：海綿狀鉛的表面上生成致密的硫酸鉛層是鈍化的原因?，F(xiàn)象：負(fù)極電極電勢(shì)升高、電極反應(yīng)遲鈍加速負(fù)極鈍化的因素：大電流放電、硫酸濃度大、放電溫度低鎘鎳電池：正極：鎳的氧化物，負(fù)極：金屬鎘電解質(zhì)：KOH溶液，電池表達(dá)式（—）Cd┃KOH┃NiOOH(+)正極反應(yīng)：2NiOOH+2e+2H2o2Ni(OH)2+2OH電壓1.25V負(fù)極反應(yīng)：Cd+2OHCd(OH)2+2e鎘鎳電池的密封原因、原理、措施。原因：鎘鎳電池使用時(shí)不可避免的產(chǎn)生氣體，氣體溢出時(shí)會(huì)帶出電解液，腐蝕設(shè)備，而且要經(jīng)常補(bǔ)加電解液。開(kāi)口電池中KOH電解液會(huì)發(fā)生碳酸酸化，降低電解液的電導(dǎo)率。影響電池壽命和性能。如果把電池密封就能解決以上問(wèn)題。原理：電池密封最重要的條件是，防止儲(chǔ)存時(shí)產(chǎn)生氣體和消除工作時(shí)產(chǎn)生的氣體。鎘鎳電池是堿性不會(huì)發(fā)生自溶解而析出氫氣，另外負(fù)極海綿狀技術(shù)Cd具有很強(qiáng)的氧化合能力，正極充放電時(shí)產(chǎn)生的氧氣，只要擴(kuò)散到負(fù)極，和容易于Cd進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而吸收掉。措施：①負(fù)極大容量大于正極的容量，②控制電解液用量，③采用微孔隔膜，④采用多孔薄型電極，⑤采用反極保護(hù)，⑥使用密封安全閥，⑦正確使用和維護(hù)。金屬氫化物鎳電池（MH-Ni電池）正極：氧化鎳，負(fù)極：金屬氫化物電解液：KOH溶液。電壓1.21.3V正極反應(yīng);NiOOH+H2o+eNi(OH)2+OH負(fù)極反應(yīng)：MH+ＯＨ－－Ｍ＋Ｈ２ｏ＋ｅ什么是儲(chǔ)氫合金：是金屬氫化物，在常溫常壓下能與氫反應(yīng)，成為金屬氫化物，通過(guò)加熱或減壓可以降儲(chǔ)存的氫釋放出來(lái)，通過(guò)冷卻或加壓又可以再次吸收氫，金屬氫化物氫密度比液氫還高，因而可以用于儲(chǔ)氫。儲(chǔ)氫合金的過(guò)程和原理：過(guò)程一定溫度和壓力下，儲(chǔ)氫合金和氣態(tài)氫可逆反應(yīng)生成氫化物;儲(chǔ)氫合金吸收氫是要放出熱量，這個(gè)反應(yīng)可逆性很好，反應(yīng)速率很快整個(gè)過(guò)程分成三部分①在合金吸收氫的初始階段形成含氫固溶體α相，合金結(jié)構(gòu)保持不變M+x／2H2MHx②當(dāng)情的吸收達(dá)到飽和后，固溶體進(jìn)一步與氫反應(yīng)，生成金屬氫化物相β相MHx+(y-x）／2H2MHy+Q.③進(jìn)一步增加氫壓，合金中的氫含量略有增加。鋰離子電池鋰離子電池的定義：指以兩種不同的能夠可逆地插入及脫出鋰離子的嵌鋰化合物分別作為電池正極和負(fù)極的二次電池體系。（-）LiC6︱LiCl4-PC+EC︱LiCoO2（+）3.6V負(fù)極反應(yīng)：6C+xLio+xeLixC6正極反應(yīng)：LiMO2——xLio+Li1-xMO2+xe（M=Co、Ni)鋰離子電池的正極材料有哪些;作為理想的鋰離子電池正極材料，鋰離子嵌入化合物必須滿足以下要求：①具有較高的氧化還原電位，保證鋰離子電池的高電壓特性；②允許大量的鋰離子嵌入脫出，保證鋰離子電池的高容量特性；③嵌入脫出過(guò)程的可逆性好，充放電過(guò)程中材料結(jié)構(gòu)變化較??；④鋰離子能夠快速的嵌入和脫出，具有高的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率；⑤在電解液中化學(xué)穩(wěn)定性好；⑥低廉，容易制備，對(duì)環(huán)境友好等。主要有鉻酸鋰（LiCoO2)、錳酸鋰（LiMnO2)、鎳酸鋰另算亞鐵鋰（LiFePO4).等具體所列六種鈷酸鋰(LiCoO2)：優(yōu)點(diǎn)：可逆性、放電容量、充放電效率、電壓的穩(wěn)定性等.缺點(diǎn)：鈷為稀有金屬,成本高，產(chǎn)地比較集中；存在供給不穩(wěn)定問(wèn)題；容易過(guò)充鋰錳氧化物尖晶石型LixMn2O4層狀LiMnO2（3）鎳酸鋰(LiNiO2)：優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉(鎳與鈷的性質(zhì)相近,價(jià)格為鈷的1/20)、放電容量高；缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性差、放熱量大，存在安全問(wèn)題。因原料、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等原因，生成的LiNiO2的Li/Ni之比會(huì)發(fā)生變化。定比組成在循環(huán)性能方面比較優(yōu)越，但難以控制。因此，為發(fā)揮其特性，嘗試添加各種元素或形成固溶體時(shí)期穩(wěn)定化。LiFePO4LiNi1-x-yCoyMnxO2富鋰錳基正極材料鋰離子的電解質(zhì)溶液由什么組成。目前鋰離子電池電解質(zhì)由高純有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和必要的添加劑組成。優(yōu)良的鋰離子電池有機(jī)電解質(zhì)以滿足一下要求，①良好的化學(xué)穩(wěn)定性，與電池內(nèi)的正負(fù)極活性物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。②高的鋰離子電導(dǎo)率，低的電子電導(dǎo)率。③具有良好的成膜特性，④良好的熱穩(wěn)定性。⑤安全無(wú)污染價(jià)格低。3、什么事電解質(zhì)鹽：電解質(zhì)鹽是指無(wú)機(jī)陰離子或有機(jī)陰離子與鋰離子形成的鋰鹽，在鋰離子電池中電解質(zhì)鹽滿足：①與與電極活性物質(zhì)在較寬的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定存在，在電池充放電是不與電極活性物質(zhì)、集流體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②鋰鹽在有機(jī)溶劑中應(yīng)具有較高的溶解度和解離度，以保證足夠的電導(dǎo)率。鋰離子電池常用的電解質(zhì)鹽主要有：LiPF6、Li