電能與化學(xué)能

電能與化學(xué)能第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日發(fā)展中的化學(xué)電源化學(xué)能與電能（二）第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日1、干電池干電池是一種伏打電池,利用某種吸收劑(如木屑或明膠)使內(nèi)含物成為不會外溢的糊狀。常用作手電筒照明、收音機等的電源。酸性鋅錳干電池是最早進入市場的實用電池（1）普通鋅錳干電池第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日（1）鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)特點負極（鋅筒）：正極（石墨）：總反應(yīng)：電極反應(yīng)：Zn-2e￣=Zn2+2NH4++2e￣=2NH3↑

+H2↑Zn+2NH4+=Zn2+++2NH3↑+H2

↑優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。缺點：放電時間短，電壓下降快。鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和H2O等第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）堿性干電池堿性電池是個人音響、照相機等地首選電源。堿性電池

電解液:中性NH4Cl→堿性KOH（離子導(dǎo)電性更好）負極：鋅片→鋅粉（反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高）優(yōu)點：比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日（3）紐扣電池負極：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O

+2e-=2Ag+2OH-

總反應(yīng)：

Ag2O+Zn=ZnO+2Ag電極反應(yīng)：用途：電子手表、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的。第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日2、充電電池1、充電電池：氧化還原反應(yīng)在充電時可以逆向進行。2、充電電池又稱二次電池，能夠重復(fù)使用至一定的周期。手機專用電池攝像機專用電池筆記本電腦專用電池化學(xué)能放電充電電能第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日用途：目前汽車上使用的電瓶大多仍是鉛蓄電池，它還廣泛用于國防、生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域。鉛蓄電池：最早使用的充電電池。（1）鉛蓄電池特點：鉛蓄電池的電壓穩(wěn)定，使用方便安全可靠，可再次充電使用。第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日鉛蓄電池工作原理負極（Pb）：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極（PbO2）：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O原電池反應(yīng)：PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）鎳鎘電池特點：體積小，便于攜帶?？芍貜?fù)使用500次以上。壽命比鉛蓄電池長。鎘有致癌作用，有被鎳氫電池取代的趨勢。H2+NiO(OH)2

Ni(OH)2+H2O

。放電充電鎳鎘電池電極反應(yīng)（KOH為電解液）用途：廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等。2NiO(OH)+2H2O+Cd2Ni(OH)2+Cd(OH)2放電充電第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日（3）鋰電池

以鋰為負極的非水電解質(zhì)電池有幾十種，其中性能最好、最有發(fā)展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質(zhì)電池，這種電池以片狀金屬及為負極，電解活性MnO2作正極，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機溶劑作為電解質(zhì)溶液：負極：Li－e＝Li+正極：MnO2

＋e＋Li+

＝LiMnO2

總反應(yīng)：Li＋MnO2＝

LiMnO2第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日鋰離子電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。特點：高能電池，電壓高，質(zhì)量輕，貯存時間長等。用途：現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機、手表、心臟起搏器等低功耗電器的主流。筆記本電腦專用電池第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日

電池中含有大量的重金屬如鋅、鉛、鎘、汞、錳等。據(jù)專家測試，一節(jié)紐扣電池能污染60萬升水；一節(jié)一號電池爛在地里，能使一平方米的土地失去利用價值。若將廢舊電池混入生活垃圾一起填埋，滲出的重金屬物質(zhì)就會滲透土壤、污染地下水，進而進入魚類、農(nóng)作物等，破壞人類的生存環(huán)境，間接威脅到人類的健康，有的還能致癌。所以我們不要亂扔電池，要及時回收。

廢舊電池的回收利用第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日3、燃料電池——高效、環(huán)境友好的化學(xué)電池它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。(例如：H2和O2的燃料電池，CH4和O2的燃料電池)燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。小型高性能燃料電池

第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日氫氧燃料電池正負極材料正極：通氧氣（氧化劑）負極：通氫氣（燃料）電解質(zhì)：H2SO4溶液/NaOH溶液/Na2SO4溶液電極：使用鉑電極或者多孔性碳第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日H2O2H2O（1）酸性氫氧燃料電池電解質(zhì)：H2SO4溶液使用鉑電極電極反應(yīng)負極：2H2-4e-＝

4H+正極：O2+4H++4e-

＝2H2O總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日電極反應(yīng)負極：2H2+4OH--4e-＝

4H2O正極：O2+2H2O+4e-

＝4OH-總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O（2）堿性氫氧燃料電池KOH溶液H2O2

H2Oa極b極通入的氣體在電極表面放電，電池只是作為一個反應(yīng)器。與其它電池區(qū)別：反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)。O2→O2-→酸性環(huán)境：O2-＋2H+

＝H2O堿性環(huán)境：O2-＋H2O＝2OH-注：用途：氫氧燃料電池目前已應(yīng)用于航天、軍事通訊、電視中繼站等領(lǐng)域

第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日例1：寫出甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液）的電極反應(yīng)式及總方程式：正極：

2O2+8e-+4H2O===8OH-負極：

CH4+10OH--8e===CO32-+7H2O總反應(yīng)：CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O反應(yīng)后溶液的pH如何變化？PH值降低第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日KOH溶液H2O2H2Oab例2：1969年美國“阿波羅11號”登月成功。飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。1、a是

極，

b是

極2、外電路電子流向：負正

a→b第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日例三：1991年，我國首創(chuàng)以鋁－空氣－海水為能源的新型電池，稱之為海洋電池。它是一種無污染、長效、穩(wěn)定可靠的電源。它靠海水中的溶解氧與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電能的。為獲得海水中只含有0.5%的溶解氧，科學(xué)家把正極制成仿魚鰓的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增大表面積，吸收海水中的微量溶解氧。這些氧在海水電解液作用下與鋁反應(yīng)，源源不斷地產(chǎn)生電能。

總反應(yīng)式：4Al＋3O2十6H2O＝4Al(OH)3↓負極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：4Al－12e＝4Al3＋

3O2＋6H2O十12e＝12OH－

特點：海洋電池本身不含電解質(zhì)溶液和正極活性物質(zhì)，不放入海洋時，鋁極就不會在空氣中被氧化，可以長期儲存。第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日各種各樣的電池空氣電池單晶硅太陽能電池第二十一頁，共二十三頁，