甲醇燃料电池的正负极反应式
甲醇燃料电池的正负极反应式
甲醇燃料电池详解直接甲醇燃料电池属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池（PEMFC），直接甲醇燃料电池（DMFC）具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接甲醇燃料电池（DMFC）可能成为未来便携式电子产品应用的主流。
甲醇燃料电池原理
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳，质子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。
直接甲醇燃料电池属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池（PEMFC），直接甲醇燃料电池（DMFC）具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接甲醇燃料电池（DMFC）可能成为未来便携式电子产品应用的主流。
在直接甲醇燃料电池的工作过程中，一定浓度的甲醇溶液从电池的阳极流场结构中通过，在液体的流动过程中，甲醇溶液经过阳极扩散层，至阳极催化层处被氧化。透过质子交换膜，作为反应产物的质子得以迁移到阴极一侧，电子则通过外电路由阳极向阴极传递，并在此过程中对外做功。同时，在阳极MEA 中电解质的作用下，CO2气体以气泡的形式在阳极流场内随甲醇溶液排出。在电池的阴极一侧，阴极集流板流场结构均匀分配后的空气或氧气扩散进入阴极催化层，被来自阳极的质子电化学还原，生成的水蒸气或液态形式的水与反应尾气一起离开电池的阴极流场。
这种电池的期望工作温度为120℃以下，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。
微型直接甲醇燃料电池概述
微型直接甲醇燃料电池概述 课题背景 在社会高速发展的今天，能源和人类社会的生存发展休戚相关，是经济发展进步的动力源泉，也是衡量一个国家的综合国力、科学发达程度以及人民生活水平的重要指标[1-2]。当前全球消耗的能源，主要以非可再生能源——煤、石油、天然气等为主，而各国的工业化的急速发展使得这些非可再生能源消耗的每况愈下，人类对这些能源的依附却有增无减[3-4]。与此同时，这些能源的消耗过程中排放物给生态环境带来了很大的负面影响，使环境污染问题成为日前全球性的问题[5],对人类生存环境的威胁日趋严重，更关系到未来人类社会的可持续发展与生存[6-8]。故亟需找到一种理想的能源资源或动力装置，来代替现有的能源资源[9]。“氢”能清洁、高效、可持续，是能源系统的重中之重[10]，而甲醇燃料电池是“氢”能技术的最佳代表之一，其研究开发受到世界各国的青睐，被认为是本世纪首选的清洁的、高效的发电装置[11-13]。尤其是微型甲醇燃料电池，它低污染、质量轻、体积小、容易操作、比能量密度高，更是成为了便携式电子装置的理想动力装置之一[14-15]。近些年MEMS技术的迅猛发展为微型甲醇燃料电池的制造及应用提供了新的实现方法。基于MEMS技术制造的微型甲醇燃料电池主要具有以下优势： （1）燃料电池结构可以简化[16]，体积和重量减小； （2）可制作复杂的微流场结构[17]，控制燃料流动，提高电池性能； （3）易批量生产，并成本降低； （4）安全性、可靠性更高[18]，更换燃料方便简易。 （5）可将微型燃料电池和传感器、电子器件等集成在芯片上，节省系统体积，使燃料电池的系统结构更简单[19-21]。 因此, 微型直接甲醇燃料电池的研发和生产，必成为电化学和能源科学研究与发展的一个备受关注热点和主要方向[22]。目前小型DMFC的研发的重点主要集中在燃料来源和降低成本，要想使μDMFC尽快实现商业化还需要大量细致的研究工作，如MEA新的制备工艺及结构优化技术，高效抗CO中毒的阳极催化剂、高质子电导率的阻醇质子交换膜的研制，DMFC电池组的封装及系统集成等。现在，DMFC单电池及电池组的样机已经问世，对于样机在实际应用中的工作状态、寿命及有效降低成本等方面已经成为微型DMFC研究中的新热点。微型DMFC的应用如图1-1所示。 图1-1 微型DMFC的应用 微型直接甲醇燃料电池概述 1.2.1国内外研究现状 近年来，世界各国对微型甲醇燃料电池的研发，都投入了大量的经费，很大程度上推动了微型直接甲醇燃料电池的发展。 Kah-YoungSong [23]等提出在阴极扩散层基底上引入微孔层，降低阴极扩散层基底的憎水
2018年人教版化学必修二原电池知识点与经典练习
化学能与电能的转化—原电池专题 1、概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。 2、原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。 3、构成原电池的条件：（1）电极为导体且活泼性不同；（2）两个电极接触（导线连接或直接接触）；（3）两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。 【例题分析】 例1、在如图所示的8个装置中，属于原电池的是（） A．①④ B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦ 4、电极名称及发生的反应： 负极：较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应， 电极反应式：较活泼金属－ne－＝金属阳离子 负极现象：负极溶解，负极质量减少。 正极：较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应， 电极反应式：溶液中阳离子＋ne－＝单质 正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。 5、原电池正负极的判断方法： ①依据原电池两极的材料： 较活泼的金属作负极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）； 较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作正极。 ②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由正极流向负极；电子则由负极经外电路 流向原电池的正极。 ③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。 ④根据原电池中的反应类型： 负极：失电子，发生氧化反应，现象通常是电极本身消耗，质量减小。 正极：得电子，发生还原反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。 6、原电池电极反应的书写方法： （i）原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下： ①写出总反应方程式。②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。 ③氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱 介质和水等参与反应。 （ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
原电池正负极的判断依据汇总
1．据组成原电池的两极材料判断 一般情况下，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属为正极。 例如：锌、铜和稀H 2SO 4 构成的原电池中，由于锌比铜活泼，所以锌为负极，铜为正 极。但是，要特别注意电解质溶液对正负极的影响。如： 镁、铝和稀H 2SO 4 形成的原电池：由于镁和铝在稀H 2 SO 4 中镁失电子能力要强，所以 镁为负极，铝为正极。而在镁、铝和稀H 2SO 4 、NaOH溶液形成的原电池：由于电解质溶液 为NaOH溶液，铝要溶解而镁不溶解，所以铝为负极，镁为正极。 2．据电流方向或电子流动方向判断 电流是由正极流向负极，电子是由负极流向正极。 3．据电解质溶液里离子的定向移动方向判断 在原电池的电解质溶液里，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。 4．据两极发生的反应判断 原电池的负极总是失去电子发生氧化反应，正极总是得到电子发生还原反应。 5．根据电极产生的现象判断 （1）据电极质量的变化判断 原电池工作一段时间后，若某电极的质量增加，说明溶液中的金属阳离子在该电极上放电，该电极活泼性较弱为正极。反之，若某电极的质量减小，说明该极金属溶解，该电极活泼性较强为负极。例如： （2 原电池工作时，若某电极上有气泡产生，是因为该电极上有H 2 析出，说明该极为正极，活泼性较弱。 （3）据电极附近pH的变化判断 析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，若某电极附近溶液的pH增大了，说明该电极活泼性较弱为正极。
6．据原电池反应方程式判断 原电池反应均为可自发进行的氧化还原反应。在原电池反应方程式中，先判断出氧化剂和还原剂，则总是还原剂（氧化剂）失（得）电子为负（正）极。例如：某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，从离子方程式中我们可以看出铜失去电子被氧化成为正二价的铜离子，所以铜为负极。 7．据与原电池相连的用电器判断 与原电池相连的不同的用电器，会产生不同的现象，根据用电器所产生的现象可判断原电池的正负极。 （1）若连有电流表，则可根据电流表指针的偏转方向判断原电池的正负极.（2）若连接电解池，则可根据电解池两极上固体质量的变化、气体的产生、附近溶液颜色的变化、溶液中有色带电粒子的移动趋势等判断原电池的正负极。
甲醇燃料电池
甲醇燃料电池 22．据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－ （1）该电池反应的总离子方程式为___________________________________。（2）甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将____（填降低或上升、不变）；若有16克甲醇蒸气被完全氧化,则转移的电子物质的量为________。 22．（1）2CH3OH+3O2+4OH－＝2CO32－+6H2O （2）负下降8mol 28．据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32－ （1）该电池反应的总离子方程式为______________________________________。（2）甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH将____（填降低或上升、不变）；若有16克甲醇蒸气被完全氧化，产生的电能电解足量的CuSO4溶液，（假设整个过程中能量利用率为80％），则将产生标准状况下的O2________升。 28．（1）2CH3OH+3O2+4OH－＝2CO32－+6H2O （2）负下降13.44 6．（广东省惠州市2006届高三第一次调研考试·9）2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200o C左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。电池总反应为： C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，电池示意如图，下列说法不正确 ．．．的是（）。 A．a极为电池的负极 B．电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极 C．电池正极的电极反应为：4H+ +O2+4e－=2H2O D．电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移 解析：根据反应C2H5OH+3O2==2CO2+3H2O，得到C2H5OH被氧化，所以a极为电池的负极；O2被还原，所以b极为电池的正极。电流由b极（正极）沿导线经灯
四种主要的锂电池正极材料
四种主要的锂电池正极材料 LiCoO2 锂离子从LiCoO2中可逆脱嵌量最多为0.5单元.Li1-xCoO2在x=0.5附近发生可逆相变，从三方对称性转变为单斜对称性。该转变是由于锂离子在离散的晶体位置发生有序化而产生的，并伴随晶体常数的细微变化。但是，也有人在x=0.5附近没有观察到这种可逆相变。当x＞0.5时，Li1-x CoO2在有机溶剂中不稳定，会发生释氧反应;同时CoO2不稳定，容量发生衰减，并伴随钴的损失。该损失是由于钴从其所在的平面迁移到锂所在的平面，导致结构不稳定，使钴离子通过锂离子所在的平面迁移到电解质中。因此x的范围为0≤x≤0.5，理论容量为156mA·h/g。在此范围内电压表现为4V左右的平台。当LiCoO2进行过充电时，会生成新的结构 当校子处于纳米范围时，经过多次循环将产生阳离子无序，部分O3相转变为立方尖晶石相结构，导致容量衰减。粒子小时，由于锂离子的扩散路径短，形成的SEI膜较粒子大的稳定，因此循环性能好。例如，70nm的粒子好于300nm 的粒子。粒子大小对自放电也具有明显影响。例如粒子小，自放电速率快。粒径分布窄，粒子的球形性越好，电化学性能越佳。最佳粒子大小取决于电池的要求。 尽管LiCoO 与其它正极材料相比，循环性能比较优越，但是仍会发生衰减， 2 对于长寿命需求的空间探索而言，还有待于进一步提高循环性能。同时。研究过经过长时期的循环后，从层状结构转变为立方尖晶石结构，特别程发现，LiCoO 2 是位于表面的粒子;另外，降低氧化钴锂的成本，提高在较高温度(＜65℃)下的循环性能和增加可逆容量也是目前研究的方向之一。采用的方法主要有掺杂和包覆。 作为锂离子电池正极材料的锂钴氧化物能够大电流放电，并且放电电压高，放电平稳，循环寿命长。.因此成为最早用于商品化的锉离子蓄电池的正极材料，亦是目前广泛应用于小型便携式电子设备(移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等)的正极材料。LiCoO2具有a-NaFeO2型二维层状结构，适宜于锂离子在层间的嵌人和脱出，理论容量为274 mA·h/g。在实际应用中，该材料电化学性能优异，热稳定性好，且初次循环不可逆容量小。实际可逆容量约为120～150 mA·h/g，即可逆嵌人/脱出晶格的锂离子摩尔百分数接近55 %。 在过充电条件下，由于锂含量的减少和金属离子氧化水平的升高，降低了材料的稳定性。另外由于Co原料的稀有，使得LiCoO2的成本较高。 LiCoO2生产工艺相对较为简单，其传统的合成方法主要有高温固相合成法和低温固相合成法。 高沮固相合成法通常以Li2CO3和CoCO3为原料，按Li/Co的摩尔比为1：1配制，在700~900℃下，空气氛围中灼烧而成。也有采用复合成型反应生成LiCoO2前驱物，然后在350～450℃下进行预热处理，再在空气中于700～850℃下加热合成，所得产品的放电容量可达150 mA·h/g。唐致远等以计量比的钴化合物、锂化合物为合成原料在有机溶剂乙醇或丙酮的作用下研磨混合均匀，先在450℃的温度下处理6h.，待冷却后取出研磨，然后再在6～10 MPa压力下压成块状，最后在900℃的温度下合成12～36 h而制得。日本的川内晶介等用Co3O4和Li2 CO3做原料，按化学计量配合在650℃灼烧10h制的温定的活性物质。章福平等按计量将分析纯LiNO3和Co(NO3)2·6H2O混匀，加适量酒石酸，用氨水调
直接甲醇燃料电池实验报告
研究生专业实验报告 实验项目名称：被动式直接甲醇燃料电池学号： 姓名：张薇 指导教师：陈蓉 动力工程学院
被动式直接甲醇燃料电池 一、实验目的 1、了解和掌握被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池（DMFC）的基本工作原理； 2、了解和掌握对燃料电池进行性能测试的基本方法； 3、了解和掌握燃料电池性能评价方法； 4、观察和认识影响燃料电池性能的主要因素。 二、实验意义 燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的能源转化装置，具有环境友好、效率高、工作安静可靠等显着优点，被誉为继核能之后新一代的能源装置。在众多燃料电池种类中，空气自呼吸式直接甲醇燃料电池（DMFC）因具有系统结构简单、能量密度高、环境友好、更换燃料方便、可在常温下工作等优点，成为便携式设备最有前景的可替代电源，是电化学和能源科学领域的研究热点。本实验旨在对被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池进行实验研究，使同学们了解和掌握燃料电池测试的基本方法，加深对燃料电池基本工作原理的认识和理解。 三、实验原理 燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的能源转化装置。一个典型的直 接甲醇燃料电池的示意图如图1所示。 图1: 直接甲醇燃料电池的典型结构 从图1中可以看出，典型的直接甲醇燃料电池包括阳极扩散层、阴极扩散层、阳极催化剂层、阴极催化剂层、质子交换膜、集流体等部件。在被动式空气自呼吸直接甲醇燃料电池中，电池阳极发生的是甲醇的氧化反应： CH 3OH+H 2 O→CO 2 +6H++6e-，E0=0.046 V （1） 电池阴极发生的是氧气的还原反应： 3/2O 2+6H++6e-→3H 2 O，E0=1.229 V （2） 总反应式为： CH 3OH+3/2O 2 →CO 2 +2H 2 O，△ E=1.183 V （3） 在被动式直接甲醇燃料电池阳极，甲醇水溶液扩散通过阳极扩散层到达阳极催化层，甲醇在阳极催化层被氧化，生成二氧化碳、氢离子和电子，如式（1）所示。氢离子通过质子交换膜迁移到阴极，电子通过外电路传递到阴极；在阴极侧，氧气通过暴露在空气中的阴极扩散层传输至阴极催化层，在电催化剂的作用下，氧气与从阳极迁移过来的质子以及从外电路到达的电子发生还原反应生成水，如式（2）所示。理论上直接甲醇燃料电池的开路电压能达到1.183 V，但实际上DMFC 的开路电压一般只有0.7 V左右，其主要原因是部分燃料（甲醇）在浓度差的作
直接甲醇燃料电池资料
直接甲醇燃料电池研究进展 摘要: 介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展, 认为直接甲醇燃料电池是目前较理想的燃料电池, 有广阔的发展前景。直接甲醇燃料电池(DMFC) 具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源,具有广阔的发展前景。 关键词:直接甲醇燃料电池;甲醇;渗透;膜;电催化剂 Performance study on direct methanol fuel cell Abstract: Working principle, current research situation and latest progress of direct methanol fuel cell are introduced .Fuel cell of this kind is regarded as a perfect one so far, with bright prospects to be expected. Direct methanol fuel cells (DMFC) had several advantages including ease transportation and storage of the fuel, reduced system weight, size and complexity, high energy efficiency. Polymer electrolyte membrane direct methanol fuel cells (PEMDMFC) were ideal power source for vehicles with bright prospects to be expected. . Key words: DMFC; methanol; crossover; membrane; electrocatalyst 0引言 由于汽车尾气污染越来越严重, 从而引起世界各国的关注。汽车尾气污染的根源在于汽车发动机使用的汽油。甲醇是一种易燃液体, 燃烧性良好, 辛烷值高,抗爆性能好。甲醇又是一种洁净燃料, 燃烧时无烟,燃烧速率快, 排气污染少。不管燃烧汽油还是燃烧甲醇作汽车的动力都需要使用内燃机, 因此其噪音污染及燃料燃烧不完全引起的排放物污染是不可避免的。使用电动汽车是解决汽车尾气污染的根本办法, 同时还可以减少内燃机造成的噪音污染。燃料电池有内燃机使用燃料重量轻, 补充燃料方便等优点, 无需充电, 它的最大优点在于可把燃料的化学能直接转变成电能, 其效率不受卡诺循环限制。直接甲醇燃料电池( Direct Methanol Fuel Cell,简称为DMFC) 无需将甲醇转变成氢源, 利用甲醇
各种锂离子电池正极材料分析
锂离子电池现使用的正极材料有如下几种： 1、钴酸锂 钴酸锂也是目前应用最为广泛的正极材料，钴产生3.9V(vs. Li)的电势平 台，对钴酸锂而言，对应于其理论容量，高达274mAh/g，实际容量可达155mAh/g，具有很高的能量密度。主要应用于便携电池领域：如手机，PDA；移动DVD； MP3/MP4、笔记本电脑。 1）结构缺陷 对钴酸锂（LixCoO2，0
原电池原理正负极电子流向电极反应式综合练习题(附答案)
2020年03月07日原电池原理正负极电子流向电极反应式 综合练习题 学校： ___________ 注意事项：注意事项： 2、请将答案正确填写在答题卡上 第1卷 一、单选题 ( ) ①Zn 质量减少，Cu 质量不变； A D ．①③⑤ 2.化学能与热能、电能等能相互转化.关于化学能与其他能量相互转化的说法正确的是( ) A.图1所示的装置能将化学能转变为电能 B.图2所示的反应为吸热反应
C.中和反应中,反应物的总能量比生成物的总能量低 D.化学反应中能量变化的根本原因是化学键的断裂与生成 3.等质量的两份锌粉a和b，分别加入过量的稀硫酸中，并向a中加入少量铜粉，下图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系正确的是( ) A. B. C. D. 4.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验 ①A、B用导线相连后,同时插入稀H2SO4中,A极为负极 ②C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4中,电子由C→导线→D ③A、C相连后,同时浸入稀H2SO4,C极产生大量气泡 ④B、D相连后,同时浸入稀H2SO4中,D极发生氧化反应 则四种金属的活动性顺序为( ) A.A>C>D>B B.B>D>C>A C.C>A>B>D D.A>B>C>D 5.为了抵御海水的侵蚀,往往会在船体上安装大型的锌块,利用原电池反应:2Zn+2H2O+O2 = 2Zn(OH)2。下列说法正确的是( ) A.锌块作为原电池的负极,发生还原反应而被腐蚀
B.海水中的电解质如NaCl起到了导电的作用 C.正极的电极反应式为:Zn-2e-=Zn2+ D.实际应用中,需用锌块覆满船体,完全隔绝海水以防止钢铁被腐蚀 6.下列关于原电池的说法中,错误的是( ) A.原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置 B.原电池中,正极发生氧化反应 C.原电池的电子从负极经导线流向正极 D.原电池的负极材料一般比正极活泼 7.下列装置中,电解质溶液均为稀硫酸,其中不能构成原电池的是( ) A. B. C. D. 8.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ) A．反应CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2O CO向电极B移动 C．电池工作时，2- 3 CO D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=22- 3 9.下列各个装置中能构成原电池的是（）
锂离子电池工作原理(苍松书屋)
锂离子电池工作原理
正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 电池总反应 以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。
一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。 正极 正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO?→ Li1-xFePO? + xLi + xe 放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe →LiFePO? 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C →LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C
人教版高中化学必修2-2.2典型例题：如何确定原电池的正负极
如何确定原电池的正负极 原电池是电化学部分的重点和难点，判断原电池正负极是分析一个原电池反应的基础，两个活动性不同的金属电极，哪种金属作负极，不仅与金属的活泼性有关，还与电解质溶液的酸碱性、电解质的强氧化性等性质有关。 一、正负极由金属本身的活动性决定 例1：关于如图所示装置的叙述，正确的是 A．铜是阳极，铜片上有气泡产生 B．铜片质量逐渐减少 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．氢离子在铜片表面被还原 解析：图示装置组成的是Zn—Cu原电池，活动性强的金属锌为负极，发生反应：Zn－2e－=Zn2+，铜为正极发生反应：2H++2e－=H2↑，总反应为：Zn+2H+=Zn2++H2↑。原电池工作时，电子由负极(锌)经外电路(导线)流向正极(铜)，电流方向与电子流向相反。 正确答案：D 二、与电解质溶液的氧化性有关 例2：如图所示由浓H2SO4、Zn、Al组成一个原电池，已知Zn、Al过量。试写出可能的电极反应式，并指出正、负极及电极反应类型。 (1)Al片：_____________、_______________。 (可不填满，也可补充，下同) (2)Zn片：_____________、_______________。 解析：浓H2SO4有强氧化性，Al在浓H2SO4中钝化，所以 开始时，活动性相对弱的Zn与浓H2SO4反应：Zn+2H2SO4 =ZnSO4+SO2↑+2H2O，Zn失去的电子经外线路转移到Al片上，H2SO4分子在Al片上得电子变成H2O 和SO2。随着反应的不断进行，浓H2SO4变成稀H2SO4，此时活动性强的Al与稀H2SO4比Zn发生反应：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑，Al失去的电子经外线路转移至Zn片上，稀H2SO4中的H+在Zn片上得电子变成H2逸出。 参考答案：(1)开始时，正极：2H2SO4+2e－=SO2↑+2H2O+SO42－(还原反应)；后来，负极：2Al－6e－=2Al3++3H2↑(氧化反应)
锂电池几种正极材料的优缺点
锂电池几种正极材料的优缺点 锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 衡量锂离子电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：（1）正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压；（2）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有高的容量；（3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能；（4）正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和放电；（5）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（6）正极不与电解质等发生化学反应；（7）锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电；（8）价格便宜，对环境无污染。 锂离子电池正极材料一般都是锂的氧化物。研究得比较多的有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，LiFePO4和钒的氧化物等。导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。 1、LiCoO2 在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的LiCoO2作为正极材料。其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。该正极材料的主要优点为：工作电压较高（平均工作电压为3.7V）、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等。主要缺点为：价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待进一步提高。 2、LiNiO2
锂离子电池正极相关材
锂离子电池具有工作电压高、无记忆效应、环境友好等优点，已经成为21世纪绿色电池的首选。锂离子电池的关键材料之一是正极材料，目前商品化锂离子电池的正极材料主要是LiCoO2，但存在成本高、实际比容量偏低、抗过充电性能差、安全性能不佳等问题，严重阻碍了锂离子电池的进一步发展，限制了它在更广领域的应用，迫切需要研究者开发出成本低、性能优良、安全性高的锂离子电池正极材料以满足电动汽车等新兴行业的需求。 锂离子电池是绿色环保电池，是二次电池中的佼佼者。与镍镉电池(Cd．Ni)和镍氢电池(Ni．H)相比，锂离子电池具有工作电压高、比能量大、充放电寿命长、自放电率低等显著优点，且没有Cd-Ni电池中镉的环境污染问题。锂离子电池的上述特点，使其可以向小型化方向发展，因而适合于小型便携式电器电源，如移动电话、笔记本电脑、照相机等。这些电器与人们的商务活动和日常生活紧密相连，使用的群体广，新旧换代快。锂离子电池还可以用于电动工具和电动车电源替代Cd．Ni电池和铅酸电池，一方面Cd-Ni电池和铅酸电池的原材料上涨，成本提高，发展受限，我国出口退税政策调整；另一方面欧盟在2005和2006年相继出台了两项与化学品相关的RollS和REACH法令，前者限制了铅、镉等6种化学元素的使用，后者则规定上万种化学药品要重新注册。所以这为锂离子电池行业发展带来了新的机遇【l】。此外，锂离子电池也是航空航天和军事等领域要求空间上移动使用的新一代清洁安全能源，以及作为家庭和交通照明、备用电源、储能电站等时间上移动使用的储能调峰电源。因此锂离子电池有非常广阔的应用范围。 1．2锂离子电池发展简况 锂离子电池的发展可以追迥到锂二次电池，锂二次电池的研究最早始于20世纪60--70年代的石油危机，当时主要集中在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池体系，但锂在充放电过程中由于电极表面的凹凸不平，导致表面电位分布不均匀，造成了锂的不均匀沉积。这种不均匀沉积导致锂在一些部位沉积过快，产生锂枝晶，当锂枝晶发展到一定程度时，一方面会发生折断，造成锂的不可逆损失；另一方面锂枝晶的产生会刺穿电池的隔膜，将正极与负极连接起来，引起短路，产生大电流进而生成大量的热，引起电池着火甚至爆炸，从而引发严重的安全问题，因此这种电池未能实现商品化【2】。锂二次电池的突破性发展源于Armand 的“摇椅电池(Rocking chair batteries)”的构想，即采用低插锂电势的嵌锂化合物代替会属锂为负极，与高插锂电势的嵌锂化合物组成二次锂离子电池。Scrosati等【3】以LiWO2或Li6FeO3为负极，以TiS2、WO3、NbS2或V2O5为正极组装成二次电池。1987年，Aubom等【4】装配了以MoO2或WO2为负极，LiCoO2为正极的“摇椅式”电池。与金属锂为负极的二次锂电池相比，这些电池的安全性能和循坏性能大大提高。但由于MoO2和WO2等负极材料的嵌锂电位较高(07～2.0 V vs Li+/Li)，因此未能得到实际应用。1990年日本Sony能源技术公司首先推出实用型锂离子电池。该电池既克服了二次锂电池循环寿命短、安全性差的缺点，又较好地保持了二次锂电池高电压、高比能量的优点。由此，二次锂离子电池在全世界范围内掀起了研究开发热潮，并取得了巨大的进展净。 锂离子电池的关键材料之一是正极材料，所以锂离子电池对正极材料的要求也很高。从上世纪70年代开发锂电池起，经过30多年的研究，多种嵌锂化合物可作为锂离子电池的正极材
如何书写原电池正负极反应方程式
原电池是高中化学的一个难点，又极易与电解池混淆，尤其是对原电池的电极反应书写学生总是感觉难。因此，老师在复习这部分知识时要善于对知识点和方法进行归纳总结，使学生在理解原电池基本原理的基础上，归纳原电池的基本形式，掌握每一类原电池电极反应的书写方法与技巧，就能有效突破这一难关。 一，正确理解和记忆原电池原理是书写电极反应式的前提。 1、用图象清析原电池的原理。 原电池的基本原理可以用下图清析直观的列示：正负极的判断、正负极发生的反应类型、内电路（电解质溶液中）阴阳离子的移动方向、外电路中电子的流向及电流方向等。 2、用“口诀”归纳记忆原理 显然，要正确理解原电池的基本原理，就要准确把握原电池中“自发进行的氧化还原反应、原电池正负极的确定、外电路电子的流向、内电路（电解质溶液）中阴阳离子的移动方向”等基本要素。为了让学生能理解和记住上述基本要素，我用“口诀”概括上述基本原理，读起来既上口又易记，用起来便得心应手了。“口诀”为：“原电池有反应，正极负极反应定；失升氧是负极，与之对立为正极；外电路有电流，依靠电子负正游；内电路阳离子，移向正极靠电子；阴离子平电荷，移向负极不会错。” 其中“原电池有反应”是指原电池有自发进行的氧化还原反应发生，是将化学能转化为电能的装置；“正极负极反应定”是指原电池正负极的确定要依据所发生的氧化还原反应来定。“失升氧是负极，与之对立为正极”是原电池正负极的正确判断方法，而不能简单的记为“相对活泼的金属为负极，而相对不活泼的金属或非金属为正极”，再给学生例举以下两个原电池让学生加深理解正负极的确定。
“内电路阳离子，移向正极靠电子”意思是正极上有带负电的电子，从而能吸引阳离子向正极移动；其余几句不言而喻，就不再解释了。 二，归纳原电池的基本形式，由浅入深，各个击破电极反应式的书写。 正确书写原电池电极反应式的基本方法和技巧是：首先要正确书写原电池中自发进行的总反应，如果是离子反应的就应该书写离子方程式，然后再将反应拆分为氧化反应即为负极反应，还原反应即为正极反应。如果是较为复杂的电极反应如燃料电池电极反应的书写则一般先写总反应和简单的电极反应，然后用总反应减简单的电极反应就可得到复杂的一极电极反应。 根据考试大纲要求学生会书写电极反应的原电池的基本形式有如下几类： 1、金属与酸（H+）、盐(Mn+)构成的原电池 金属与酸（H+）、盐(Mn+)构成的原电池是最基本的一类原电池，也是学生要重点掌握的一类原电池，这类原电池的实质是负极金属失电子被氧化，正极H+、Mn+得电子被还原，可根据原理直接书写。 2、金属与碱反应的非置换反应类型原电池 这类原电池在中学阶段主要是铝和其它金属或非金属碳在氢氧化钠溶液中形成的原电池，其总反应为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，该电池的实质是负极金属铝失电子被氧化为Al3+，然后是Al3+ + 4OH- = AlO2- +2H2O,因此负极的电极反应应为：2Al + 8OH- -6e- = 2AlO2- +4H2O；而正极是H2O得电子被还原生成H2，故正极反应为：6 H2O+6e- =6 OH-+3 H2↑。 3、金属的吸氧腐蚀类原电池
20190327国内外甲醇燃料电池汽车发展历程 (下)
国际甲醇燃料电池汽车发展史（下篇） 上文说到，甲醇重整制氢在海外经历了长达10年（2006-2016年）的低潮期，仅仅在备用电源领域有所应用。国内从2010年起，开始有企业对此关注，做相应的研究，但没有企业有念头和实力，将甲醇重整燃料电池系统集成到汽车上。 直到2014年，深圳开始出现2012年大运会期间投入的纯电动大巴车续航里程衰减严重的现象，迫切需要解决方案，有人开始考虑用燃料电池给锂电池随车充电——增程式。 2015年，Mirai横空出世，7万美元的售价，113kW的电堆，一下子打开了中国氢燃料电池工作者的思路：燃料电池可以做到很便宜。性能上不需要一步到位到100kW以上，可以从30kW开始。 在这个技术路线的指导下，基于甲醇重整燃料电池发电系统开始登上历史舞台，并开始在中国得到深入研究。 甲醇重整制氢+氢燃料电池系统作为“发电机”系统，主要有三种技术路线： A.第一类技术是甲醇重整+高温燃料电池，这类技术是现阶段发展最快的技术路径，已在电动车和特殊领域得到了众多成功应用。 高温燃料电池是指工作温度在160℃以上的质子交换膜技术。相比于常温/低温的系统85℃左右工作温度，高温燃料电池的160℃工作温度可以保证氢气在电堆内反应后的产物都是水蒸气，而不存在液态水的可能。这样可以避免淹堆、反极等低温燃料电池电堆会碰到的问题。从硬件配置上来讲，可以规避氢气循环泵、增湿器等，对于空压机的要求也会低很多，可以大大简化系统的设计。 图1：典型的甲醇重整高温燃料电池系统图 这类高温燃料电池兼顾了PAFC磷酸燃料电池和PEM质子交换膜燃料电池的优点，采用了PEM燃料电池的结构，通过使用PBI（聚苯并咪唑）膜和H3PO4磷酸传导质子，虽然功率密度比基于Nafion（全氟磺酸膜）的低温质子交换膜小，但是系统效率高。最重要的是，高温堆能耐受2%的CO，不会形成铂催化剂中毒。 这套系统中，甲醇和水的混合液重整制氢的过程是一个吸热的过程，相比之下，还有其他的重整技术，可以实现甲醇自热重整反应：导入一定量的氧气参与氧化，这样重整器当中
锂电池正负极材料粘接剂No.10002
锂电池正负极材料粘接剂 Author:Harrison 1.正极材料粘接剂PVDF 正极粘接剂90%为PVDF，也有部分水性粘接剂； 1.1 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)理化性质 外观为半透明或白色的粉体或颗粒，分子间存在较强的氢键，含氧指数46%，不燃，结晶度65%-78%，密度1.17-1.79g/cm3,熔点173，热变形温度112-145℃，长期使用温度-40-150℃。 水溶性：不溶于水； 分子式：（-CH2-CF2-）n CAS号：24937-79-9 1.2 含氟聚合物 PTFE聚四氟乙烯 PCTFE聚三氟氯乙烯 PVF聚氟乙烯 PVDF聚偏二氟乙烯 1.3 粘接剂 概念：由树脂加入一些特殊的助剂，经注塑或挤出等加工工艺得到的高分子聚合物。 作用：保证活性物质制浆时均匀和安全性，粘接作用，有利于形成SEI膜。 1.4 锂离子电池对粘接剂的要求 对活性物质有较好的黏性力，浆料长时间保持稳定 对箔材有较好的粘接性,粘接集流体 在宽电压范围内稳定性好，正极粘接剂在正极高压不被氧化，负极低压不被还原，极片辊压后不易反弹 高熔点，切片时不易碎裂 在电解液中不易溶胀且对电解液不发生发应，有较好的离子电导率 有良好的加工性能 有一定的耐中高温性200℃ 环境友好，安全，成本优势 1.5 PVDF的性能 ●PVDF浆料遇水析出 PVDF出现凝胶与分子结构、支链分布、接枝等； PVDF不溶于水，NMP溶于水，因此PVDF溶于PVDF时可能因为PVDF吸附了空气中的水分或者是NMP有水分，因而产生了凝胶； ●PVDF颜色变化 一是高温烘烤的变黄趋势，氟离子的剥离 二是NMP中的游离氨增多，攻击C-F键，或者杂质、纯度、含碱量引起从无色到咖啡色的深浅变化；
直接甲醇燃料电池的单电池实验测试及性能优化_魏永生
文章编号:1673-0291(2010)06-0090-05 直接甲醇燃料电池的单电池实验测试及性能优化 魏永生1,朱 红2,郭玉宝1,郭志军1,张新卫1 (1.北京交通大学理学院,北京100044;2.北京化工大学理学院,北京100029) 摘 要:以新型阻醇材料Na 2Ti 3O 7/Nafion 复合膜为质子交换膜,利用热压法制备膜电极(M EA),对直接甲醇单电池进行测试.考察了电池温度、阴极加湿温度、甲醇浓度、甲醇流速和空气流速5个 参数对直接甲醇燃料电池极化曲线性能的影响.实验结果表明,电池温度对电池性能的影响较为明显,提高电池温度有利于得到较好的电池性能.甲醇浓度对电池性能影响也比较明显,较低甲醇浓度有利于提高电池性能.甲醇流速和空气流速对电池性能的影响较小,阴极加湿温度对电池性能几乎没有影响.通过分析优化,该直接甲醇燃料电池的电池性能最佳工作条件是在80 情况下,低电流密度工作区采用较低浓度甲醇溶液,高电流密度工作区采用高浓度甲醇溶液.关键词:直接甲醇燃料电池;质子交换膜;Na 2Ti 3O 7/Nafion;极化曲线中图分类号:TK91 文献标志码:A Experimental Test and Performance Optimization of Single Cell in Direct Methanol Fuel Cell WEI Yongsheng 1 ,ZH U H ong 2 ,G UO Yubao 1 ,G UO Zhijun 1 ,ZH AN G X inw ei 1 (1.School of Science,Beijing Jiaotong U niversity,Beijing 100044,China; 2.School of Science,Beijing U niversity of Chemical T echno logy,Beijing 100029,China) Abstract :With new com posite membrane materials of Na 2Ti 3O 7/Nafion for proton ex chang e mem -brane,Membrane Electrode Assembly (MEA)was prepared using hot -pressing method,and had been tested in single direct methanol fuel cell.Operation parameters of cell temperature,cathode humidify -ing temperature,methanol concentration,methanol flow rate and air flow rate have been em ployed to study on the effect of direct methanol fuel cells polarization curve.Experimental results show that the effect of cell tem perature on the cell performance is obvious,so increase cell temperature is helpful to g et better cell performance.Effect of methanol concentrations on cell performance is also obvious.The low er methanol concentration is favorable to improve cell properties.The effect of m ethanol flow rate and air flow rate to the cell performance is lesser.Effect of cathode humidification temperature on cell performance almost has no effect.T hrough the analysis and optimization,the better operation cond-i tions of direct methanol fuel cells is in cell temperature of 80 ,and the low concentration of methanol w hen the cell w orks in low current density,or high concentrations of methanol w hen the cell works in high current density. Key words:direct methanol fuel cell;proton ex change membrane;Na 2T i 3O 7/Nafion;polarization curve 收稿日期:2010-12-01 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(20636060);国家自然科学基金资助项目(50674006,20876013);国际合作项目(2006DFA61240,2009DFA63120) 作者简介:魏永生(1984 ),男,江苏徐州人,博士生.email:06118340@https://www.360docs.net/doc/ff10587420.html,. 朱红(1957 ),女,安徽合肥人,教授,博士,博士生导师. 第34卷第6期 2010年12月 北 京 交 通 大 学 学 报 JOU RN AL O F BEIJIN G JIAOT O NG U N IV ERSI T Y V ol.34N o.6Dec.2010