化学电源.ppt

化学电源64646化学电源
一、干电池
    二、蓄电池
    三、燃料电池
四:德研制成有机太阳能电池
五:三星SDI开发出新型燃料电池,可为笔记本供电15小时
一、干电池
普遍用在手电和小型器械上的干电池,外壳锌片作负极,中间的碳棒是正极,它的周围用石墨粉和二氧化锰粉的混合物填充固定,正极和负极间装入氯化锌和氯化铵的水溶液作为电解质,为了防止溢出,与淀粉制成糊状物。电池放电时反应如下:
 负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2NH+4+MnO2+2e-=2NH3+MnO+H2O
电池反应: Zn +2NH4Cl+ MnO2 = ZnCl2+ 2NH3 + MnO+H2O
正极产生的氨将在炭电极周围形成气态的绝缘层,这种情况可由于Zn2+离子向炭极迁移而防止, Zn2+离子和氨分子反应生成配合离子,如[Zn(NH3)4]2+ 。
,这样的干电池是“一次”电池,不能充电再生。
二、蓄电池
蓄电池能够充电再生,当其放电时,发生自发反应,它起一个原电池的作用;充电时发生电解反应,起电解池的作用,可使原来的反应物再生。
  汽车上所用的铅蓄电池是最常用的蓄电池之一。它是由间隔的海棉状的铅板和二氧化铅所构成,并浸在硫酸溶液中。当电池放电时,发生下列反应:
负极( Pb):Pb+SO42--2e-=PbSO4
正极( PbO2): PbO2 +4H++ SO42- + 2e- = PbSO4+2H2O
总反应:Pb+ PbO2 + 2H2SO4=2 PbSO4 + 2H2O
由上可知,两电极上都生成硫酸铅,由于其难溶性,沉积在电极上而不溶解在溶液中。由于反应中硫酸被消耗,有水生成,所以可用测定硫酸的密度来确定电池放电的程度,·mL-,就要充电。
当电池充电时,就是通以直流电,铅板与电源负极相连,二氧化铅板与电源正极相连,在电解过程中,上述电极反应都逆向进行:
阳极( PbO2 ):2 PbSO4 + 2H2O
-2e- = PbO2 +4H++ SO42-
阴极( Pb): PbSO4 + 2e- = Pb+ SO42-
总反应: 2 PbSO4 + 2H2O = Pb+ PbO2+2H2SO4
故该蓄电池的反应可表示为:
Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O
充电后,。汽车上用的是将6个蓄电池串联起来,电动势约为12V。
三、燃料电池
如果使H2,CO,CH4等燃料的氧化还原反应在电池装置中发生,则可直接将化学能转变为电能,这样的电池称为燃料电池。
阿波罗号宇宙飞船用的就是氢燃料电池,其负极是多孔镍电极,正极为覆盖氧化镍的镍电极,用KOH溶液作为电解质溶液。在负极通入H2,正极通入O2,电极反应如下:
负极:2 H2 -4e- +4OH-=4H2O
正极: O2 +2H2O+4e-= 4OH-
电池反应: 2 H2 + O2 = 2H2O
燃料电池的重要意义是把化学能直接转换成电能。如今绝大部分电能是由汽轮发电机产生的,而汽轮发电机则是靠煤、石油或天然气燃烧所产生的热量进行运转的。在这里化学能转换成电能是间接的:其中化学能首先转换成热,然后热又用于产生蒸气。这种间接过程无论在理论上还是在实用上都比电池进行的直接效率低,最好的电厂也只能将燃料燃烧热的30%~40%转换成电能,剩余部分消耗在空气和水体中,从而导致热污染。而燃料电池由于电流直接发生,则可以不受热机效率的限制,理论效率可达到100%,实用的燃料电池效率现已达75%。故燃料电池是一种理想的、高效率的能源装置,同时也极大地减少由电力生产带来的热污染。氢燃料电池就是一种成功的、无污染的新能源。