新能源汽车金属空气电池课程教学设计.doc
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1、新能源汽车金属空气电池课程教学设计一、任务引入 (时间: 5分钟)【知识回顾】 1. 超级电容池的结构原理及特点 2. 超级电容电池的充放电特性。【任务分析】本次课学习内容包括金属空气电池的结构、原理和主要材料及充放电特性和优缺点。【目标要求】1.了解金属空气电池的类2.掌握金属空气的结构和工作原理3.了解金属空气电池正负极材料【教学活动设计】教师活动:创设情境,展示教具;学生活动:体会场景,感知实物。二、知识准备 (时间:40分钟)【相关知识】1.导入新课 金属空气电池是用金属燃料代替氢能源形成的一种新概念电池,有望成为新一代绿色能源。它发挥了燃料电池的众多优点,将锌、铝等金属像氢气一样提供
2、到电池中的反应位置,与氧气一起构成一个连续的电能产生装置,金属空气电池既有丰富的廉价资源,又能再生利用,而且比氢燃料电池结构简单,是很有发展和应用前景的新能源。下面我们一起进入金属空气电池的学习。2.讲授新知识引导问题 2:金属空气的概念和相关知识?教学开展:以一金属空气电池汽车引发学生探索兴趣,然后提出引导问题引导学生探索超级电容的相关知识。一、金属空气电池简介金属空气电池(MAB )是一类特殊的燃料电池,也是新一代绿色二次电池的代表之一。金属空气电池发挥了燃料电池的优点,以空气中的氧作为正极活性物质,金属锌(或铝、锂等)作为负极活性物质,空气中的氧气可源源不断地通过气体扩散电极到达电化学反
3、应界面与金属锌(或铝)反应而放出电能。金属空气电池具有成本低、无毒、无污染、比功率高、比能量高等优点,因此,被称为是面向21世纪的绿色能源。二、金属空气电池的结构及工作原理1. 正极(空气电极)一个空气电极一般由三层组成:催化层、防水透气层及用来增加电极机械强度的金属集流导电网。空气中的氧在电极参加反应时,首先通过扩散溶入溶液,然后在液相中扩散,在电极表面进行化学吸附,最后在催化层进行电化学还原。因此,催化层的性能和催化剂的选择直接关系到空气电极性能的好坏。而空气电极反应是在气、液、固三相界面上进行的,电极内部能否形成尽可能多的有效三相界面,将影响催化剂的利用率和电极的传质过程。在放电过程中,
4、氧气在三相界面上被电化学催化还原为氢氧根离子。2. 负极(金属电极)金属空气电池的理论能量密度只取决于负极,即燃料电极,这是电池中传递的唯一活性物质。金属阳极通常都要根据具体的金属性质进行金属成分或形态的加工处理,以满足电池要求。目前负极主要研究的有铝或锌等金属合金。3. 电解液空气电极在反应过程中产生氢氧根离子,它的电动势一般由溶液中的氢氧根离子的浓度决定。倘若OH-离子局部地增加,那么由于电势变化过速会引起严重的极化。缓冲溶液能减低pH变化,也即减低氢氧根离子浓度的变化,这样可减小极化而提供更大的电流。酸和碱都是比较好的缓冲溶液,因此最令人满意的空气电极均采用高浓度的碱性或酸性电解液。碱性
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