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1、化学化学电源源2021/8/11 星期三1化学电化学电源源一次电池一次电池（干电池最常见干电池最常见）二次电池二次电池（可充电电池、（可充电电池、蓄电池）蓄电池）燃料电池燃料电池碱性碱性锌锰电池锌锰电池铅蓄电池铅蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池锂离子电池锂离子电池银锌蓄电池银锌蓄电池普通普通锌锰锌锰干电池干电池银锌银锌纽扣电池纽扣电池一、化学电一、化学电源源的分类的分类2021/8/11 星期三2一、一次电池(干电池)l石墨棒石墨棒是是正极正极，在石墨棒周围填满，在石墨棒周围填满MnO2和和炭黑炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸作纸作隔膜隔膜；在隔膜外是调
2、成糊状的；在隔膜外是调成糊状的氯化铵氯化铵，作为电解质溶液；作为电解质溶液；锌锌筒为干电池外壳，它作筒为干电池外壳，它作为为负极负极。l锌筒锌筒(负极负极)：Zn(s)-2e-=Zn2+(aq)l碳棒碳棒(正极正极)：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2Ol电池总反应为：电池总反应为：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O1.普通电池普通电池锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌-锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等优点：制作简单、价格便宜。优点：制作简单、价格便宜。缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电
3、时间短，电压下降快。2021/8/11 星期三32、碱性锌、碱性锌-锰干电池锰干电池负极：负极：（ZnZn）Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极：正极：（金属棒）（金属棒）2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电和连续放电电池反应：电池反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)22021/8/11 星期三53、银锌钮扣电池、银锌钮扣电池正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag
4、+2OH负极：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O总反应：总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 优点：电压高、稳定，低污染。优点：电压高、稳定，低污染。用途：手表、相机、心率调节器用途：手表、相机、心率调节器等等pH变化变化负极：减小负极：减小正极：增大正极：增大2021/8/11 星期三6三、二次电池三、二次电池（充电充电电池、电池、蓄电池蓄电池）1、铅蓄电池2021/8/11 星期三7放电过程总反应：放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O 氧化反
5、应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放放电过程电过程铅蓄电池铅蓄电池充充电的反应则是上述反应的电的反应则是上述反应的逆过程逆过程2021/8/11 星期三8充充电过程电过程PbSO4 +2e-=Pb+SO42-还原反应还原反应阴阴极：极：阳阳极：极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-氧化反应氧化反应接电源接电源负负极极接电源接电源正正极极充充电过程总反应：电过程总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的铅蓄电池的充放充放电过程：电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电2021/8/11 星期三9缺点：缺点
6、：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、银锌电池、锂离子电锂离子电池池2021/8/11 星期三102、银锌蓄电池 正极正极壳填充壳填充AgAg2 2O O和和石墨石墨，负极负极盖填充盖填充锌汞锌汞合合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH溶液溶液。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出写出放电
7、放电时的时的电极反应式。电极反应式。充电充电放电放电负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-2021/8/11 星期三113、镍镉电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液。溶液。反应式如下：反应式如下：写出写出放放电时的电时的电极反应式。电极反应式。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2正极：正极
8、：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-2021/8/11 星期三12练习练习1：镍镍氢氢电池可以取代会产生镉污染的镉镍电池。电池可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应是氢镍电池的总反应是 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是 A电池放电时，电池负极周围溶液的电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大不断增大B电池放电时，镍元素被氧化电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原电池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，电池放电时，H2是负极是负极CD4、镍氢镍氢电池电池2021/8/11 星期三13练习练习2：(06江苏)锂离子电
9、池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电放电时的电极反应式为：负极：时的电极反应式为：负极：C6Lixe-=C6Li1-xxLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极：正极：Li1-xMO2xLi+xe-=LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）表示含锂的过渡金属氧化物）下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是A锂离子电池锂离子电池充电充电时电池反应为时电池反应为C6LiLi1xMO2=LiMO2C6Li1xB电池反应
10、中，锂、锌、银、铅各失去电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质电子，金属锂所消耗的质量最小量最小C锂离子电池锂离子电池放电放电时电池内部时电池内部Li+向负极移动向负极移动D锂离子电池锂离子电池充电充电时阴极反应为时阴极反应为C6Li1xxLi+xe-=C6Li5、锂离子电池、锂离子电池BD2021/8/11 星期三14燃料电池汽车燃料电池汽车2021/8/11 星期三15燃料电池汽车燃料电池汽车2021/8/11 星期三16四、燃料电池：四、燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料电池是一种连续地将燃料燃料和和氧化剂氧化剂的化学能的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、
11、直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池醇、氨、煤气燃料电池）1、氢氧燃料电池氢氧燃料电池 中性中性负负极极:2H2-4e-=4H+正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总总反反应应:2H2+O2=2H2O2021/8/11 星期三17碱性碱性电电解解质质负负极极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总总反反应应:2H2+O2=2H2O酸性酸性电电解解质质：负极：负极：2H2-4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：总反应：2H2+O2=2H2O2021/8/11 星期三18使用氢氧燃料电池动力
12、的法国产标致使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI2021/8/11 星期三19练习练习3:3:氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用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。常用的燃料往方便，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、汽油等。请写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成的甲烷燃料电池出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中中a a极的电极反应式：极的电极反应式：，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+
13、2O2+2KOH=K2CO3+3H2O2021/8/11 星期三202 2、固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应：2H2+=2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2-4e-+2O2=2H2O O2+4e-=2O2 2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O 2021/8/11 星期三21练习练习4、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用因而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融盐混的熔融盐混合物作电解质，合物作电解质，COCO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与COCO2
14、 2的混的混合气为阴极燃气，制得在合气为阴极燃气，制得在65650 0下工作的燃料电下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：池，完成有关的电池反应式：负极反应式：负极反应式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2-4e-=4CO=4CO2 2正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23、熔融盐燃料电池、熔融盐燃料电池2021/8/11 星期三225 5、19911991年我国首创以铝、空气、海年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠制成功。该灯以海
15、水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高光，其能量比干电池高2020到到5050倍。运倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。极上可能发生的电极反应。负极负极 正极正极4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4、海水电池、海水电池总反应式：总反应式：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)32021/8/11 星期三23练练习习1:碱碱性性电电池池具具有有容容量量大大、放放电电电
16、电流流大大的的特特点点，因因而而得得到到广广泛泛应应用用。锌锌-锰锰碱碱性性电电池池以以氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液为为电电解解液液，电流总反应式为：电流总反应式为：Zn s 2MnO2 s H2O l Zn OH 2 s Mn2O3 s 下列说法错误的是下列说法错误的是 （）A 电池工作时，锌失去电子电池工作时，锌失去电子B 电池正极电池正极的的电极反应式为：电极反应式为：2MnO2 s H2O l 2e Mn2O3 s 2OH aq C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过外电路中每通过0 2 mol电子，锌的质量理论上电子，锌的质量理论上减小减小6 5 g C C2021/8/11 星期三24五五、电池的、电池的污染和回收污染和回收1.电池中含有大量的电池中含有大量的重金属重金属、酸酸、碱碱等物质等物质2.一粒小小的钮扣电池可污染一粒小小的钮扣电池可污染600立方米立方米水水，相当于相当于一个人一生一个人一生的饮水量的饮水量一节一号一节一号电池烂在地里，能使电池烂在地里，能使一平方米一平方米的土地的土地失去利用价值，并造成失去利用价值，并造成永久性公害永久性公害。3.电池的回收电池的回收2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26