《化學(xué)電源》課件(蘇教版選修4)

?化學(xué)電源(diànyuán)?課件(蘇教版選修4)第一頁，共31頁。銀鋅電池(diànchí)鋅汞電池(diànchí)第二頁，共31頁。1.銀鋅電池

一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負(fù)極殼組成，形似鈕扣(niǔkòu)〔俗稱鈕扣(niǔkòu)電池〕。盒內(nèi)正極殼一端填充由氧化銀和石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液。第三頁，共31頁。電極(diànjí)反響式如下：

負(fù)極：Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-

電池的總反響式為：Ag2O+Zn======2Ag+ZnO

電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長第四頁，共31頁。干電池上圖是鋅－錳干電池第五頁，共31頁。2.干電池---普通鋅錳電池

干電池用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是A：二氧化錳粉末〔黑色〕------用于吸收(xīshōu)在正極上生成的氫氣〔以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象〕；B：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。第六頁，共31頁。電極反響式為：

負(fù)極(fùjí)〔鋅筒〕：Zn–2e-===Zn2+

正極〔石墨〕：2NH4++2e-===2NH3+H2

H2+2MnO2===Mn2O3+H2O

總反響：Zn+2NH4++2MnO2===Zn2++2NH3+Mn2O3+H2O

干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。第七頁，共31頁。隨著用電器朝著(cháozhe)小型化、多功能化開展的要求，對電池的開展也提出了小型化、多功能化開展的要求。第八頁，共31頁。體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為(ɡǎiwéi)鋅粉，反響面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。第九頁，共31頁。新型(xīnxíng)燃料電池燃料電池不是把復(fù)原劑、氧化劑物質(zhì)全部(quánbù)貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反響產(chǎn)物不斷排出電池第十頁，共31頁。3.氫氧燃料電池

這是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。其電極(diànjí)材料一般為活化電極(diànjí)，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極(diànjí)、活性碳電極(diànjí)等。電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。電極反響式如下(rúxià)：

負(fù)極：2H2+4OH--4e-===4H2O

正極：O2+2H2O+4e-===4OH-

總反響式：2H2+O2===2H2O第十一頁，共31頁。使用氫氧燃料電池動(dòng)力(dònglì)的法國產(chǎn)標(biāo)致TAXI

第十二頁，共31頁。例1：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反響都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反響可表示為：那么其正極反響式為____________。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反響式為，那么其負(fù)極反響可表示為____________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-第十三頁，共31頁。例2：氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來源(láiyuán)的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔?，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反響式：，此時(shí)電池內(nèi)總的反響式：。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O第十四頁，共31頁。鉛蓄電池第十五頁，共31頁。第十六頁，共31頁。4.鉛蓄電池

鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼〔防止酸液的泄漏〕；設(shè)有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負(fù)極是海綿狀的金屬鉛，正負(fù)電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開〔以防止電極之間發(fā)生(fāshēng)短路〕；兩極均浸入到硫酸溶液中。第十七頁，共31頁。放電時(shí)為原電池，其電極反響如下：

負(fù)極：Pb+SO42--2e-===PbSO4

正極(zhèngjí)：PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O

總反響式為：Pb+PbO2+2H2SO4======2PbSO4+2H2O

當(dāng)放電進(jìn)行時(shí)，硫酸溶液的的濃度將不斷降低，當(dāng)溶液的密度降到1.18g/ml時(shí)應(yīng)停止使用進(jìn)行充電，充電時(shí)為電解池，第十八頁，共31頁。5.堿性蓄電池

這類電池一般壽命比鉛酸蓄電池長很多，且拾攜帶(xiédài)很方便。

Ni-Cd電池：Cd+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Cd(OH)2

Ni-Fe電池：Fe+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Fe(OH)2

第十九頁，共31頁?！矇A性可充電電池及簡易(jiǎnyì)充電座〕第二十頁，共31頁。鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大(dàdà)延長。使用(shǐyòng)鋰電源的與手提電腦

第二十一頁，共31頁。6.微型鋰電池

常用于心臟起搏器、的一種微型電池，一般用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰〔LiAlCl4〕的亞硫酸氯〔SOCl2〕。電池的總反響式如下：

8Li+3SOCl2======6LiCl+Li2SO300C的大范圍溫差(wēnchā)內(nèi)正常工作第二十二頁，共31頁。日本產(chǎn)海水電池(diànchí)以海水電池為能源(néngyuán)的航海標(biāo)志燈第二十三頁，共31頁。7.海水電池

1991年，我國科學(xué)家首創(chuàng)以鋁---空氣---海水為材料組成的新型(xīnxíng)電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。第二十四頁，共31頁。其電極反響式如下：

負(fù)極：4Al–12e-===4Al3+

正極：3O2+6H2O+12e-===12OH-

總反響式為：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

這種電池(diànchí)的能量比普通干電池(diànchí)高20---50倍！第二十五頁，共31頁。8.熔融鹽燃料電池

這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學(xué)電池，在加拿大等少數(shù)興旺國家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同(bùtónɡ)，有多個(gè)不同(bùtónɡ)的品種，如天然氣、CO、---熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下〔確保鹽處于熔化狀態(tài)〕才能工作。

第二十六頁，共31頁。下面(xiàmian)以CO---Li2CO3

+Na2CO3---空氣與CO2型電池為例加以說明：

總反響式為：2CO+O2===2CO2

該電池的工作溫度一般為6500C

負(fù)極反響(fǎnxiǎng)式：2CO+2CO32--4e-===4CO2

正極反響(fǎnxiǎng)式：O2+2CO2+4e-===2CO32-

第二十七頁，共31頁。2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽極燃?xì)?空氣(kōngqì)與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反響式:負(fù)極反響式：正極反響式:O2+2CO2+4e=2CO32-總電池反式：2CO+2CO32--4e-