化学选修四 化学电源.ppt

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化学选修四 化学电源
第四章 电化学基础
第二节 化学电源
在日常生锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用 寿命大大延长。锂电池的比能量高电压高，工作温度宽。由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和空间领域，民用领域以微小功率为主，例如用作电脑、手表、照相机、心脏起搏器等的电源
锂电池的特点及用途
铅蓄电池
化学能
电能
放电
充电
二、二次电池
放电过程总反应
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)====2PbSO4(s)+2H2O(l)
Pb(s) + SO42-(aq)-2e- ====PbSO4(s)
正极：
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- ====PbSO4(s)+2H2O(l)
氧化反应
还原反应
负极：
放电过程
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
铅蓄电池工作原理
充电过程
PbSO4 (s) +2e-====Pb(s) + SO42-(aq)
还原反应
阴极
阳极
PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)
氧化反应
接电源负极
接电源正极
充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
铅蓄电池的充放电过程：
2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
放电
充电
优缺点简析
缺点：
比能量低、笨重、废弃电池污染环境
优点：
可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉
其他二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……
镉镍电池与氢镍电池：
Cd+ 2NiO(OH) +2 H2O 2Ni (OH)2 + Cd(OH)2
放电
充电
2H2+ 2NiO(OH) 2Ni(OH)2
放电
充电
镉镍电池总反应：
氢镍电池总反应：
课后思考：
根据上面所给的总方程式，你能写出各极发生的
反应方程式吗？
小型高性能燃料电池
三、燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
酸性电解质：
碱性电解质
负极: 2H2-4e-+4OH- === 4H2O
正极: O2+2H2O+4e- === 4OH-
总反应: 2H2+O2 === 2H2O
负极：2H2-4e- === 4H+
正极：O2+4H++4e- === 2H2O
总反应：2H2+O2 === 2H2O
（1）氢氧燃料电池：
中性电解质：
负极：2H2-4e- === 4H+
正极: O2+2H2O+4e- === 4OH-
总反应：2H2+O2 == 2H2O
介质
电池总反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性
负极
正极
中性
负极
正极
碱性
负极
正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
氢氧燃料电池
燃料电池的规律
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极
②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。
燃料电池与前几种电池的差别
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；
②反应产物不断排出;
③总反应相当于燃料在助燃剂中燃烧，但应注意电解质溶液的影响而的最终产物的存在形式
② KOH溶液：
负极：CH4＋10OH－－8e－====CO32－＋7H2O
正极：2O2＋4H2O＋8e－====8OH－
总反应式：CH4+2O2+2OH-====CO32-+3H2O
① H2SO4溶液：
负极：CH4＋2H2O－8e－====CO2＋8H+
正极：2O2＋8H＋＋8e－====4H2O
总反应式：CH4+2O2====CO2+2H2O
（2）甲烷燃料电池
用导线连接的两个铂电极插入电解质溶液中，然后向两极分别通入CH4和O2，该电池的反应式：
(3)乙醇燃料电池
用导线连接的