231_发展中的化学电源_基础

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1、2.31发展中的化学电源【学习目标】1、认识几种化学电源；2、了解开发利用新型电池的意义；3、了解使用化学电池对环境的影响。【要点梳理】要点一、常见的几种化学电源1、实用电池应具有的特点是：能产生稳定且具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。2、常用原电池(1)干电池干电池即普通的锌镒电池，它是用锌制的圆筒形外売作负极，位于中央的盖有铜帽的石墨棒作正极，圆筒内填充ZnCl2>NH4CI和淀粉糊作电解质，还填有MnCh作去极化剂(吸收正极放出的出，防止产生极化现象)。电极反应：负

2、极：Zn=Zn2++2e_正极：2NH4++2e_=2NH3+H2,H2+2MnO2=Mn2O3+H2O正极产生的NH3又和Z11CI2作用：Zn2++4NH3=[Zn(NH3)4]2+淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的迁移速度。电池总反应式为：2Zn+4NH4C1+4MnO2=[Zn(NH3)4JCl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H20干电池的电压通常约为1.5V,携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。(2)充电电池要点诠释：充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的是氧化还原反应，在充电时可以逆向进行(一般通过充电器将交流电转变为

3、直流电进行充电)，使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现化学能转变为电能(放电)、再由电能转变为化学能(充电)的循环。①铅蓄电池铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色PbO2,负极板上是海绵状金属铅,两极均浸在密度为1.28g.cm-浓度为3()%的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电电极反应：负极：Pb(s)+SO42_(aq)-2e_=PbSCMs)；正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42"(aq)+2e_=PbSO4(s)+2H2O(l)充电电极反应：阳极：PbSO4(s)+2H20⑴一

4、2e"=Pb02(s)+4H+(aq)+SO42"(aq)；阴极：PbSO4(s)+2e~=Pb(s)+SO42"(aq)电池总反应式：Pb(s)+PbO?⑸+2H2SO4(aq)@疇®2PbSO4⑸+2H2O(1)铅蓄电池的优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。②银锌蓄电池银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为锌，正极为附着Ag20的银，电解液为40%的KOH溶液。电极反应：放电电极反应：负极：Zn-2e~+2OH=Zn(OH)2正极：Ag2O+2e■+H2O=2A

5、g+20H'充电电极反应：阳极：2Ag+2OH—2e~=Ag2O+H2O:阴极：Zn（OH）2+2e一二Zn+20H'电池总反应式：Zn+Ag2O+H2O@^Zn(OH)2+2Ag①锂电池元素周期表中IA族的锂（Li）——最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流电源。电极反应为：负极：Li-e=Li+正极：MnO2+Li++e=LiMnO2总反应：Li+MnO2=LiMnO2（3）燃料电池①氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电

6、池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，但具有很强的催化活性，如钳电极、活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应式为：负极：2H2+4OH~=4H2O+4e~,正极：O2+2H2O+4L=4OFT电池的总反应式：2H2+O2=2H2O②甲烷氧燃料电池该电池用金属钳片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为：负极：CH4+1OOH"=CO32-+7H2O+8e~正极：2O2+4H2O+8e_=8OH_电池总反应式：CH4+202+2KOH=K2CO3+3H2O要点诠释：比燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反

7、应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如02）反应所放出的热能直接转变为电能。b.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。C.燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳，d.燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。（4）海水电池1991年，我国首创以铝一空气一海水为能源的新型电池，用作航海标志灯的电源。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为：负极：4Al=4A^+12e—正极：3O

8、2+6H2O+12e~=12OH-这种海水电池的能量比干电池高20—50倍。（5）发展中的化学电源当今发展新型化学电源，不仅要在其高比能