化学电源
铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程
①充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 阳极： 接电源正极
氧化反应 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq)
银锌蓄电池
1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电
燃料电池
大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃 料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的 化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃 料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发 电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太 多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等 废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代
缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液
改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
化 学 电 源
请考虑，废旧干电池，有无污染的问题，如何解决？
(开发新电池)
太阳能电池 核电池
新 电 池
燃料电池 银-锌电池 碱性蓄电池 浓差电池
若不改变Zn取材，如何使它在作电极时变活泼？ （Zn片改为Zn粉，反应面积成倍增加，放电 电流大幅度提高）
练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反 应方程式。
负极———————————————— 正极———————————————— 总反应——————————————— 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变 化判断它已经不能正常供电了？ 锌筒变软，电池表面变得不平整 _____________________________我们在 使用干电池的过程中并没有发现有气体产生， 请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？ MnO2
燃料电池工作原理
介质 酸性 中性 碱性 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 负极 正极 负极 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
正极 负极 正极
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
①比能量 ［符号(A· h/kg)，(A· h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短
2.化学电源
(1)干电池
正极
负极
锌片
石墨 电解质
一次电池
a、干电池(普通锌锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作 负极，位于中央的顶盖有 铜帽的石墨作正极，在石 墨周围填充NH4Cl、ZnCl2 和淀粉作电解质溶液，还
充电
放电
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是（ A ）
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
(2)蓄 电
池
负极： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 正极： PbO2 + 4H++ SO42- + 2e=PbSO4 + 2H2O
电池反应：PbO2 + Pb +2H2SO4
= 2PbSO4 + 2H2O
(3)镍氢（MH-Ni) 电池
负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O 正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-
电池反应：1/2H2 + NiOOH = Ni(OH)2
(4)燃料电池 实物展示
……
b、迷你型电池
HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）
优点：电压高、稳定，低污染。
用途：手表、相机、心率调节器
c、锂电池
锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： 8Li-8e-=8Li+ ；正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S。
Zn-2e-=Zn2+
2NH4++2e-=2NH3+H2
Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2
锌锰碱性电池
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2 ,还原 产物为Mn2O3 ,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：
请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？
优点: 工作电动势稳定
①放电过程 负极：Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s) 氧化反应
正极：
PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l)
还原反应 放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。
二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电 池……
铅蓄电池 1)正负极材料
正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液
2)工作机制
铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应 分为放电和充电两个过程
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
镉镍电池
负极材料：Cd； 正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH溶液。 反应式如下：
放电
NiO2+Cd+2H2O
充电
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
写出电极反应式。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化 现象。电池内总的反应式为：
4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
请写出各电极的电极反应。
干电池工作原理
负极（锌筒）：Zn-2e—=Zn2+， 正极（石墨）: 2NH4++2MnO2 + 2e—=2NH3↑+Mn2O3+H2O 总反应： Zn+2NH4++2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O
末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入 实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：
燃料电池
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+） 优点：能量转化率高，可持续使 用，对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔 负极 : 2H2+4OH-－4e-＝4H2O 正极 : O2+2H2O＋4e-＝4OH总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O
碱性锌-锰干电池
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ［思考］该电池的正负极材料和电解质．
负极：——Zn
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质：KOH
干电池小结
普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） 石墨(ＭnO2)(+） 负极: Zn－2e-＝Zn2＋ 正极: 2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2 ↑ 总电池反应方程式 ：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑
写出电极反应式。
银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2
充电 放电
Ag2的物质是（D ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
化学电源
1)概念:
将化学能变成电能的装置
①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 2)分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
①能量转换效率高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池 和电池组，使用方便。 ③易维护，可在各种环境下工作。
3)优点:
4)电池优劣的判断标准:
①充电过程
接电源负极 阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 阳极： 接电源正极
氧化反应 充电过程总反应： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq)
银锌蓄电池
1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电
燃料电池
大有发展前景的燃料电池
燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃 料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的 化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃 料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发 电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太 多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等 废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代
缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液
改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
化 学 电 源
请考虑，废旧干电池，有无污染的问题，如何解决？
(开发新电池)
太阳能电池 核电池
新 电 池
燃料电池 银-锌电池 碱性蓄电池 浓差电池
若不改变Zn取材，如何使它在作电极时变活泼？ （Zn片改为Zn粉，反应面积成倍增加，放电 电流大幅度提高）
练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反 应方程式。
负极———————————————— 正极———————————————— 总反应——————————————— 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变 化判断它已经不能正常供电了？ 锌筒变软，电池表面变得不平整 _____________________________我们在 使用干电池的过程中并没有发现有气体产生， 请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？ MnO2
燃料电池工作原理
介质 酸性 中性 碱性 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 负极 正极 负极 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
正极 负极 正极
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
①比能量 ［符号(A· h/kg)，(A· h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短
2.化学电源
(1)干电池
正极
负极
锌片
石墨 电解质
一次电池
a、干电池(普通锌锰电池）
干电池用锌制桶形外壳作 负极，位于中央的顶盖有 铜帽的石墨作正极，在石 墨周围填充NH4Cl、ZnCl2 和淀粉作电解质溶液，还
充电
放电
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是（ A ）
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
(2)蓄 电
池
负极： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4 正极： PbO2 + 4H++ SO42- + 2e=PbSO4 + 2H2O
电池反应：PbO2 + Pb +2H2SO4
= 2PbSO4 + 2H2O
(3)镍氢（MH-Ni) 电池
负极： 1/2H2 + OH- - e- = H2O 正极： NiOOH + H2O + e-= Ni(OH)2 + OH-
电池反应：1/2H2 + NiOOH = Ni(OH)2
(4)燃料电池 实物展示
……
b、迷你型电池
HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）
优点：电压高、稳定，低污染。
用途：手表、相机、心率调节器
c、锂电池
锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： 8Li-8e-=8Li+ ；正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S。
Zn-2e-=Zn2+
2NH4++2e-=2NH3+H2
Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2
锌锰碱性电池
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2 ,还原 产物为Mn2O3 ,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：
请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？
优点: 工作电动势稳定
①放电过程 负极：Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s) 氧化反应
正极：
PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l)
还原反应 放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工 作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。
二次电池
铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电 池……
铅蓄电池 1)正负极材料
正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液
2)工作机制
铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应 分为放电和充电两个过程
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
镉镍电池
负极材料：Cd； 正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH溶液。 反应式如下：
放电
NiO2+Cd+2H2O
充电
Ni(OH)2+ Cd(OH)2
写出电极反应式。
特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化 现象。电池内总的反应式为：
4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
请写出各电极的电极反应。
干电池工作原理
负极（锌筒）：Zn-2e—=Zn2+， 正极（石墨）: 2NH4++2MnO2 + 2e—=2NH3↑+Mn2O3+H2O 总反应： Zn+2NH4++2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O
末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入 实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：
燃料电池
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+） 优点：能量转化率高，可持续使 用，对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔 负极 : 2H2+4OH-－4e-＝4H2O 正极 : O2+2H2O＋4e-＝4OH总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O
碱性锌-锰干电池
电池反应：
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ［思考］该电池的正负极材料和电解质．
负极：——Zn
Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极：——MnO2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH电解质：KOH
干电池小结
普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） 石墨(ＭnO2)(+） 负极: Zn－2e-＝Zn2＋ 正极: 2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2 ↑ 总电池反应方程式 ：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑
写出电极反应式。
银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的 充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2
充电 放电
Ag2的物质是（D ） A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
化学电源
1)概念:
将化学能变成电能的装置
①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 2)分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
①能量转换效率高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池 和电池组，使用方便。 ③易维护，可在各种环境下工作。
3)优点:
4)电池优劣的判断标准:
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第一节化学电源基本概念介绍
得到
X=170.2Wh/Kg
对铅酸电池来说，由于H2SO4参加了反应，故其电动势 与H2SO4的浓度有关。若取d=1.25的硫酸，换成活度 V=2.104V。表1－1给出了一些电池的理论比能量和实际比 能量。见下表：
一些电池的实际比能量与理论比能量
电池 电池反应
电动势 （V） 理论 实际比 比能 能量 (Wh/Kg) 量 (Wh/Kg)
根据电池的放电 曲线，通常可以确定 电池的放电性能和电 池的容量。
1. 通常电池的放电曲 线越平坦、稳定、电 池的性能就越好。
2. 电池的容量大小。
电池的容量和比容量： • 电池的容量 电池在一定的放电制度下，所放出的电量C，可以用安 时（Ah)表示。Ah表示1安培（A）电流放电1小时（h）。 1. 理论容量： 理论容量是根据活性物质的重量按法拉 第定律计算出的电量。 理论容量的计算方法（举例说明） 例如：设某电池中的负极为 Zn，其重量为13.5克，求 锌电极的理论容量？
电池的电动势的大小是通过电池热力学原理 理论计算获得，不能实验测定。即：
E
平
平
正极：aA ne cC 负极：bB ne dD
c d
G RT a c a d E=E ln a b 平 平 nF nF a a
A B
0 0 0 （ G ） （ G ） G 正 负 = 正平 负平 E nF nF
实际容量的计算：
（1）若是恒电流放电
QI =I t(AH)
t t
（2）恒电阻放电 由于恒电阻放电时，I 是不断变化的，故QR要通过积分 的方法计算：
V 1 t 1 QR Idt dt Vdt V平t 0 0 R R 0 R
化学电源基本概念
比能量的应用：选择电池的重要依据
例：某一起使用电源体积限定：130mm×60mm×8mm 平均工作电压：13V 最大工作电流：250mA 工作时间：4h
电池能量=I×t×U=0.25A×4h×13V=13Wh 电池组体积=130mm×60mm×8mm=0.0624dm3 13Wh 体积比能量= =208Wh/dm3 0.0624 dm 3 查表：ZnHg 或ZnAg 电池
一、化学电源的概述
1 定义
电化学电池是一种直接把化学能转变为电能的装置。
2 优点
1、 能释放能源，又能储存能源； 2、 能量转换效率高，工作时没有噪音，无污染； 3、 工作范围广泛，对环境适应性强（耐冲击、震动、 在失重情况下能正常工作； 4、 工作重要参数（电压、电流、容量及电池的形状） 可在较大范围内变动； 5、 携带方便，特别适用于移动式通讯交通工具上。
四、电池的主要性能 1、电池的开路电压
指外电路电流无穷小（电路断开）时两极间的电势差。 与正负极材料本性、电解质和温度有关
与电池的几何结构、尺寸大小无关
电池的额定电压（公称电压）
指某电池开路电压的最低值。 ZnMn干电池额定电压为1.5V,开路电压不小于1.5V
2、电池的容量 电池的容量：是指在一定的放电条件下，即一定的温度和
充电也类似： 锂电池是1320毫安。
充电器输出DC：
USB：
350mA-±50mA
800mA
1320mAh 用充电器充电：充电时 间 3.8h 350mA 1320mAh 用USB充电：充电时间 1.65h 800mA 在实际中，充电时间比理论时间长，因为充电时有能量耗损，同 时电流有可能不稳定。
• 3 化学电源工作原理 电池要实现化学能转变为电能必须满足以下条件：
化学电源
化学电源的主要性能
电池容量是评价电池性能的重要指标，可通过 放电曲线测定。 电池容量和放电条件相关，放电条件一般指： 放电电流、放电深度、放电形式、放电期间电 池的温度等。
化学电源的主要性能
对给定的电池，由于欧姆内阻和极化内阻的存 在，电池容量、放电电压和电池的使用寿命随放电 电流增加而减小，只有当电池以很小电流放电时才 能接近理论电压和理论容量。
化学电源的主要性能
电池的工作电压（V）： 电池有电流流过时正、负电极的端电压。 它随输出电流的大小、放电深度和温度等变化
而变化。电流流过电池时，会产生电化学极化、
浓差极化和欧姆极化等，使电池的工作电压总低 于开路电势。
化学电源的主要性能
表征电池放电时电压特性的术语： 额定电压：电池工作时公认的标准电压。 如：锌锰电池：1.50V；镉镍电池：1.20V 中点电压：电池放电期间的平均电压。 截止电压：电池放电终止时的电压值，是放电倍率的
化学电源的主要性能
自放电：指电池由于一些自发过程的进行引起的电
池容量的损失。
过充电：对二次电池，若充电时间过长，电池可能
出现过充电，此时会出现新的电极反应，如水的电
解等，会影响电池的寿命。
一般，只要不经常过充电，对电池的性能影响不大。
化学电源的主要性能
电池在贮存和使用过程都会出现自放电，主要原因： 1）不期望的副反应的发生，如铅酸电池的正极发生 2）电池内部变化导致的接触问题； 3）活性物质的再结晶； 4）电池的负极大多数使用活泼金属，可能发生阳极 溶解； 5）无外接负载时电池在电解质桥上的放电。
根据放电倍率的大小分类：
低倍率：<0.5C；
高倍率:3.5-7C；
中倍率：0.5-3.5C；
(完整版)常见化学电源(电极反应式书写)
常见化学电源1、银—锌电池：（电解质溶液：KOH溶液）总反应：Zn + Ag2O=2Ag + ZnO正极:负极:2、Ni—Cd电池：(电解质溶液：KOH溶液)总反应：Cd +2 NiO（OH） + 2H2O=Cd（OH)2 + 2Ni（OH)2正极：负极3、铅蓄电池:（电解质溶液：硫酸）总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O正极：负极4、锌锰干电池(1）酸性(电解质：NH4Cl等）总反应：Zn + 2NH4Cl=ZnCl2 + 2 NH3 + H2正极:负极(2碱性(电解质KOH)总反应式：负极:正极：5、锂电池：（正极材料为LiMnO2）总反应：Li + MnO2=LiMnO2正极：负极6、氢-氧电池：总反应：2H2 + O2=2H2O(1）电解质溶液若为硫酸:正极:________________________________，负极：________________________________（2)电解质溶液若为KOH溶液：正极:________________________________，负极：________________________________7、甲烷电池：(电解质溶液:KOH溶液)总反应：CH4 +2 KOH + 2O2=K2CO3 + 3H2O正极：负极8、乙烷电池: （电解质溶液:KOH溶液）总反应：2C2H6 + 8KOH +7O2=4K2CO3 + 10H2O正极：负极9、甲醇燃料电池（40%KOH溶液）负极：正极：总反应式：10、Fe—Ni电池(爱迪生电池）：(电解质溶液：KOH溶液)总反应：Fe + NiO2 + 2H2O=Fe(OH）2 + Ni(OH）2正极：负极11、铝—空气海水电池:(电解质溶液：海水）总反应：4Al + 6H2O + 3O2=4A l(O H）3正极：负极12、熔融盐电池:（电解质：熔融Li2CO3、Na2CO3）总反应：2CO + O2=2CO2正极：负极13、反应式为：的原电池。
高中化学——化学电源
配电荷的等号另一边配水
配
对
CH4
O2
根据溶液环境定离子 配 电
等
4水 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2
得失电子看不见 定 荷
KOH溶液
全靠化合价来体现 得 失
3 CH4-8e-+10OH-=CO32-
写总方程式，找反应物和 电
产物
写
1 负极：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O总 反 应
3 .
优点
供燃料和氧化剂。
清洁、安全、高效(燃料利用率超过80%), 环境友好。
四步走暴击电极反应式
03 燃料电池的一般套路（甲烷酸性燃料电池）
配电荷的等号另一边配水
配
对
CH4
O2
根据溶液环境定离子 配 电
等
4水 CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
得失电子看不见 定 荷
HCl溶液
全靠化合价来体现 得 失
B.放电时，电子从镁电极流出，经电解质流向正极
C.放电时，化学能完全转化为电能
D.放电时，F－向正极移动
03
镁铝原电池——稀硫酸or氢氧化钠
稀硫酸or 氢氧化钠
配电荷的等号另一边配水
配
对
根据溶液环境定离子 配 电
等
水4
得失电子看不见 定 荷
全靠化合价来体现 得 失
3
写总方程式，找反应物和 电
产物
写 总
优点：不会破裂漏液，效能高
溶液变红色 二次电池（铅酸蓄电池） 放电 SO ＋H O ⇌H SO 总反2应：Pb ＋ PbO22＋2H2SO4 2PbS2O4 ＋2H2O 3 充电（难溶于水）
常见化学电源
常见化学电源1、干电池(1)电极负极:Zn 正极:碳棒(2)电解质溶液:NH4Cl(淀粉糊)(3)电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+NH3+H2O 2、铅蓄电池(1)电极材料负极:Pb 正极:PbO2(2)电解质溶液:H2SO4(3)电极反应式负极:Pb -2e-+ SO42-= PbSO4正极: PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O 3、银锌电池（钮扣电池）(1)电极材料负极:Zn 正极:Ag2O(2)电解质溶液:KOH溶液(3)电极反应式负极:Zn -2e-+2OH-= ZnO+H2O正极: Ag2 O+ 2e- + H2O =2Ag + 2OH-3、氢氧燃料电池(1)碱性电解质溶液①电极材料负极:Pt 正极:Pt②电解质溶液:KOH溶液③电极反应式负极:2H2 -4e-+4OH-= 4H2O正极: O2+ 4e- +2H2O =4OH-(2)酸性电解质溶液①电极材料负极:Pt 正极:Pt②电解质溶液: H2SO4溶液③电极反应式负极:2H2 -4e--= 4H+正极: O2+ 4e- +4H+=2H2O5、海水电池(1)电极材料负极:Al 正极:石墨(2)电解质溶液:海水(3)电极反应式负极:Al -3e-=Al3+正极: O2+ 4e- + 2H2O =4OH-6、甲烷燃料电池(1)电极材料负极:Pt 正极:Pt(2)电解质溶液:KOH溶液(3)电极反应式负极:CH4 -8e-+10OH-= CO32-+7H2O 正极: O2+ 4e- + 2H2O =4OH-。
应用电化学---第三章 化学电源
3．电流和反应速率 反应速率等于电流强度，可以直接从电流表 读出。电流的大小，就是充电或者放电速率 的大小。 由于电池存在内阻，当有电流流过时，电池 的放电电压下降，电极上的活性物质来不及 反应，使电池容量的下降。对于电池反应， 能承受的充、放电电流的大小反映了电池反 应的可逆性。为降低电极反映的极化、提高 电池所能承受的电流，电极一般做成多孔扩 散电极。
放电深度：电池放电量占其额定容量的百分 数。 理想的电池在整个放电过程中应该保持一个 恒定的工作电压，但大多数电池只有在较低 的放电深度时才保持平稳的工作电压。 放电深度大时电池能放出较多的容量，但考 虑到电池的工作性能，一般情况下电池放电 深度只为额定容量的20％一40％。
电池放电一段时间后搁臵时，开路电压会 上升。图3.2为电池连续放电和间隙放电时 的放电曲线。依图可见，间隙放电时的容 量要较连续放电时为大。特别当以大电流 放电时，间隙放电会使电池容量有较大的 提高。
给电池外加一负载并接通外电路时，外线 路中有电流通过，电池对外做电功，其工 作电压为：
Rp，RΩ分别是极化内阻和欧姆内阻，E，V 分别使电池电动势和电池工作电压
电池内阻R =Rp + RΩ ，
极化内阻是由于电化学极化和浓差极化而 引起的，所以极化内阻的大小与电极材料 的本质、电池的结构、制造工艺和工作电 流的大小等有关。为降低极化内阻，电极 一般做成多孔电极以提高电极的表面积， 并选择具有高交换电流密度的活性物质。
电池的负极一般选用较活泼的金属，而正 极一般选用金属氧化物，电极材料的选择 和评价原则前面已经介绍，后面还要针对 电池来具体讲授。表3.1列出了电池常用的 一些负极材料的性能。
添加剂：包括能提高电极导电性能的导电剂 (如金属粉和碳粉)、增加活性物质粘结力的 粘结剂(如聚四氟乙烯和聚乙烯)、延缓金属 电极腐蚀的缓蚀剂等。 集电器：由于活性物质通常是构成一种糊状 电极，需要用集电器来作为支持体，集电器 通常是一个金属栅板或导电的非金属棒(如碳 棒)，以提供电子传导的路线，集电器重量应 轻，化学稳定性应好。
化学电源基本概念
间歇放电
电 压
连续放电 时间
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5.比能量和比功率 电池的能量
电池所能作出的电功，它等于放电容量和电池 平均工作电压的乘积 电池的比能量（或能量密度） 指单位质量或单位体积的电池所输出的能量。
电池的功率
电池在单位时间内所输出的能量。
电池的比功率（或功率密度）
指单位质量或单位体积的电池所输出的功率。
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6.电池的寿命
①使用寿命
指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。 ②循环寿命
指在二次电池报废之前，在一定放电条件下，电池 经历充放电循环的次数，循环寿命越长，电池的可逆 性能就越好。
④贮存寿命
指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮 存时间。
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t 电池实际容量 idt 100% 0 mZF / M 电池理论容量
（4）比容量： 指单位质量或单位体积电池所输出的电 量，分别以A· kg-1和A· L-1表示。 h· h· （5）额定容量： 指在设计和生产电池时，规定或保证在 指定的放电条件下电池应该放出的最低限度 的电量。
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4.电池的容量及影响因素
（1）电池容量C： 指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时 所能放出的电量，单位为库仑（C）或安时（A· h）
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实际电池容量可通过下式计算： 恒电流放电： C=∫t0 i(t)dt=it 变电流放电： C= ∫t0 i(t)dt 恒电阻放电： C= ∫t0 i(t)dt=1/R ∫t0 V(t)dt （2）放电曲线 ：
7.自放电(self-discharge)
电 压
连续放电 时间
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5.比能量和比功率 电池的能量
电池所能作出的电功，它等于放电容量和电池 平均工作电压的乘积 电池的比能量（或能量密度） 指单位质量或单位体积的电池所输出的能量。
电池的功率
电池在单位时间内所输出的能量。
电池的比功率（或功率密度）
指单位质量或单位体积的电池所输出的功率。
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6.电池的寿命
①使用寿命
指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。 ②循环寿命
指在二次电池报废之前，在一定放电条件下，电池 经历充放电循环的次数，循环寿命越长，电池的可逆 性能就越好。
④贮存寿命
指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮 存时间。
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t 电池实际容量 idt 100% 0 mZF / M 电池理论容量
（4）比容量： 指单位质量或单位体积电池所输出的电 量，分别以A· kg-1和A· L-1表示。 h· h· （5）额定容量： 指在设计和生产电池时，规定或保证在 指定的放电条件下电池应该放出的最低限度 的电量。
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4.电池的容量及影响因素
（1）电池容量C： 指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时 所能放出的电量，单位为库仑（C）或安时（A· h）
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实际电池容量可通过下式计算： 恒电流放电： C=∫t0 i(t)dt=it 变电流放电： C= ∫t0 i(t)dt 恒电阻放电： C= ∫t0 i(t)dt=1/R ∫t0 V(t)dt （2）放电曲线 ：
7.自放电(self-discharge)
应用电化学课件第三章化学电源
要点二
详细描述
质子交换膜燃料电池以质子交换膜为媒介，通过电化学反 应产生电能。在电池中，氢气在阳极被氧化成氢离子和电 子，氢离子通过质子交换膜传递到阴极，与氧气和电子反 应生成水。电子通过外电路传递形成电流，为外部负载提 供电力。质子交换膜燃料电池具有较高的能量密度和效率 ，且工作温度较低，因此被广泛应用于汽车、便携式电源 等领域。
甲醇燃料电池
总结词
甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料，通 过电化学反应产生电能的装置。
VS
详细描述
甲醇燃料电池以甲醇为燃料，通过电化学 反应产生电能。甲醇在阳极被氧化生成甲 醛和电子，电子通过外电路传递形成电流 ，为外部负载提供电力。同时，在阴极上 ，氧气与电子和水反应生成水。
磷酸燃料电池
总结词
磷酸燃料电池是一种以磷酸为电解质，通过 电化学反应产生电能的装置。
应用电化学课件第三章化学 电源
目录
• 化学电源概述 • 一次电池 • 二次电池 • 燃料电池 • 化学电源的应用
01
化学电源概述
定义与分类
定义
化学电源是一种将化学能直接转 化为电能的装置，也称为电池。
分类
根据工作原理和特点，化学电源 可分为一次电池、二次电池、燃 料电池等类型。
工作原理与特点
和充电效率较低，且存在一定的环境污染问题。
镍镉电池
总结词
镍镉电池是一种可充电的二次电池，具有较高的能量密度和自放电率较低的优点，但存在记忆效应和重金属污染 问题。
详细描述
镍镉电池由正极、负极、电解液和隔膜组成，正极为氢氧化镍，负极为镉。在充电过程中，正极上的氢氧化镍发 生还原反应，负极上的镉发生氧化反应。镍镉电池的优点包括较高的能量密度、自放电率较低、可快速充电以及 较好的耐过充过放能力。然而，其存在记忆效应和重金属污染问题，且镉资源有限。
化学电源
铅蓄电池
• Pb——PbO2——H2SO4溶液
负极（Pb）：Pb+SO42-—2e 正极（PbO2）: PbO2+SO42- + 4H++2e
-=PbSO4
-=PbSO4+2H2O
总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O
碱性锌锰电池
• Zn——MnO2——KOH溶液
负极（Zn）:Zn+2OH —2e = Zn(OH)2
化学电源
化学电源的分类
1.一次电池（如干电池）:用过后不能复原 • 例如：干电池—— Zn- Mn普通干电池
2.二次电池（如蓄电池）:充电后能继续使用 • 例如：银锌纽扣电池 铅蓄电池 3.燃料电池：常见的燃料电池有氢氧燃料电 池、甲烷燃料电池、铝-空气燃料电池、熔 融盐燃料电池等。
氢氧燃料电池
总反应：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
甲醇—空气燃料电池
两极分别通入CH3OH、O2 ；电解质：KOH溶液
负极：2CH3OH+16OH --12e =2CO32-+12H2O 正极：3O2+ 6H2O+12e =12OH
总反应：
2CH3OH+3O2+4OH =2CO32-+6H2O
正极（MnO2）:
2MnO2+2H2O+2e =2MnO(OH)+2OH
总反应： Zn+2MnO2+2H2O= 2MnO(OH)+ Zn(OH)2
甲烷燃料电池
• 两极分别通入CH4、O2 ； 电解质：KOH溶液
负极：CH4+10OH —8e =CO32-+7H2O 正极：2O2+4பைடு நூலகம்2O+8e =8OH