电化学能量储存与转换[可修改版ppt]

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电能与化学能之间的转换过程(ppt 62页)

电能与化学能之间的转换过程(ppt 62页)
• 单位:S(西门子)或 Ω -1 (欧姆 -1 )
二、电导率 • 定义:电阻率的倒数
κ =1/ρ =(1/R)(l/A)=L(l/A) • 单位:S m -1 • 物理意义:两平行电极面积各为1m2 ,两极间距离为1m
时电解质溶液的电导。
三、摩尔电导率 定义:在相距1m的两平行电极之间放置含有1mol电解质的溶液,
其电导值称为摩尔电导率。
由于溶液中导电物质的量已给定,都为1mol,所以,
当浓度降低时,粒子之间相互作用减弱,正、负离
子迁移速率加快,溶液的摩尔电导率必定升高。但
不同的电解质,摩尔电导率随浓度降低而升高的程
度也大不相同。表达式:∧m=Vm κ = κ /C
单位:S m -1 mol -1
第三节 电导的测定及其应用
5 要注明温度,不注明就是298.15 K;要注明物态, 气体要注明压力;溶液要注明浓度。
第六节 电池电动势的产生
一、电极和溶液间的相界面电位差 • 电金属的结构:
由排列成晶格的金属离子和存在于其间的电子组 成。 • 双电层理论: 对于较易溶于水的金属,金属离子微量溶于水。 对于惰性金属,电子进入水溶液。
第七节 电池电动势的测定
一、补偿法测定电动势
Ex/Es=AC’/AC Ex=(AC’/AC)×Es 补偿法目的: 维持回路电流接近于零. 检流计始终向一边偏转: 被测电池的两极接反了。
二、Weston standard cell
• 标准电池(Standard Cell) ::电动势稳定,常用作基 准。
二、液体接界电势和盐桥
1、液体接触电势 liquid junction potential 在两种不同的电解质溶液或是电解质相同而浓度不同 的溶液界面上会形成双电层,产生微小的电势差,称 为液体接触电势。

【电化学】第五章 电化学能量转换和储存

【电化学】第五章  电化学能量转换和储存

2Na+5S=Na2S5
(初期)
2Na+4Na2S5=5Na2S4 (中、后期)
2Na+Na2S4=2Na2S2 (后期,Na2S5耗尽后)
二、固体电解质电池
与溶液型电解质电池相比,其特点是贮存寿命长,使用 温度范围广,耐振动及冲击,没有泄漏电解液或产生气体 等问题,能制成薄膜,做成各种形状和微型化。但是固体 电解质的电导率低于液态电解质溶液,常温时电他的比功 率和比能量较低,容易出现极化,不易适应工作时体积变 化
第三节 蓄 电 池
一、铅酸蓄电池
1、 铅酸蓄电池分类、结构和工作原理
铅酸蓄电池分类
启动用蓄电池
固定型蓄电池
牵引用蓄电池
摩托车用蓄电池
按用途分
船舶用蓄电池
航空用蓄电池
坦克用蓄电池
铁路客车用蓄电池
航标用蓄电他
矿灯用蓄电池等
三.锌汞电池和锌银电池
1.锌汞电池
Zn(含少量Hg)|30-40%KOH(ZnO饱和)|HgO,Hg 负极反应 Zn+4OH- = Zn(OH)42-+ 2e
(6)自放电
第三节 蓄 电 池
3、密封式铅酸电池 使电池达到气密有三个途径:
(1)气相催化法 (2)辅助电极式 (3)阴极吸收式
二、镉镍蓄电池 碱性蓄电池是使用KOH或NaOH电解液的二次电池的
总称。包括镉镍、镉银、锌银、锌镍、氢镍等蓄电池 镉镍电池的优点:①对进行高率放电;②低温特性好;
③循环寿命长;④即使完全放电,性能也不怎么下降; ⑤易于维护;⑥易于密闭化。缺点主要是电压较低
三、电池的命名和型号 自学!!
第二节 用锌作负极的电池
一、锌锰干电池 锌-二氧化锰电池常称锌锰十电池,正极为二氧

《电能转化为化学能》PPT课件

《电能转化为化学能》PPT课件

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三、粗铜的精练 阳极:Zn - 2e- = Zn2+
Cu - 2e- = Cu2+ 粗铜中金、银等活动性较弱的金属在阳极沉 积下来,形成阳极泥。
阴极:Cu2+ + 2e- = Cu
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四、精炼铜、电镀的比较
精炼铜
电镀(以电镀铜为例)
形成 条件
粗铜为阳极,精铜 为阴极,CuSO4溶 液作电解质
中的离子的失电子的能力,此时根据阴离子的放电
顺序加以判断。
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阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根 电极反应式:S2- - 2e- = S 2X- - 2e- = X2
4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
(2)阴极产物:不论是活性电极还是惰性电极, 均是溶液(或熔融物)中的阳离子放电。
镀层金属作阳极,镀件 作阴极,电镀液必须含 有镀层金属的离子
阳极:Zn - 2e- = Zn2+ 阳极:Cu- 2e- = Cu2+
总电解反应式:2H2O =电=解= 2H2↑+ O2↑
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2、分解电解质型:无氧酸(HF除外),不活 泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。 如HCl、CuCl2、 CuBr2溶液等。一些熔融化合 物的电解也属于此类。
以电解MgCl2为例 阳极:2Cl- - 2e- = Cl2↑
2、电解:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两 极引起氧化还原反应的过程。
电解池:把电能转化为化学能的装置。
3、阴、阳极产物的判断 (1)阳极产物: a: 若电极为活性电极(Ag以 及活动性在Ag以前的金属),则电极材料失电子, 电极被溶解,溶液中的阴离子不失电子。 电极反应式:M-ne-=Mn+

化学课件《电能转化为化学能》优秀ppt6(8份) 鲁科版1

化学课件《电能转化为化学能》优秀ppt6(8份) 鲁科版1

第一组(1)电解稀H2SO4
阳极
阴极




实例
电极反应
H2SO4
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑
阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑
通电 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑
浓度 pH 复原 值
变 变加

小 H2O
第一组(2)电解KOH溶液(或NaOH溶液 )
阳极
阴极

溶液复原方法
H2O
HCl CuCl2 HCl CuO
(二)活性电极(石墨、铂、金以外的金属) 电解质溶液的放电顺序
阳极:阳极金属失去电子变成相应的 离子进入的溶液中
阴极放电顺序与惰性电极相同
思考:
1. 若以铜为阳极,铁为阴极,电解硫酸铜溶液, 情况又如何?
思考:2.
已知铜和水不反 应,你能否设 计一个电解池 使铜和水反应 呢?
阳极:
与电源正极相连,阴离子移向
此极,失去电子,发生氧化反应
阴极:
与电源负极相连,阳离子移向
此极,得到电子,发生还原反应
说明:1、惰性电极:用石墨、金、铂等材料 做的电极,一般通电条件下不发生反应; 2、活性电极:用铁、锌、铜等还原性 较强金属做的电极,活性电极作阳极时, 优先发生氧化反应。
【知识支持】离子的放电顺序
87.当一切毫无希望时,我看着切石工人在他的石头上,敲击了上百次,而不见任何裂痕出现。但在第一百零一次时,石头被劈成两半。我体会到,并非那一击,而是前面的敲打使它裂开。――[贾柯·瑞斯] 88.每个意念都是一场祈祷。――[詹姆士·雷德非]
89.虚荣心很难说是一种恶行,然而一切恶行都围绕虚荣心而生,都不过是满足虚荣心的手段。――[柏格森] 90.习惯正一天天地把我们的生命变成某种定型的化石,我们的心灵正在失去自由,成为平静而没有激情的时间之流的奴隶。――[托尔斯泰]

化学能与电能的转化PPT

化学能与电能的转化PPT

正极 负极
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2
二、 原电池原理的应用:
1、比较金属的活动性强弱:
原电池中,一般活动性较强的金属为 极,活动性较弱的金属为 极。 【练习】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫 酸中,用导线两两相连组成原电池。若a、b 相连时,a为负极;c、d相连时,外电路的电 流由d到c;a、c相连时,c极上产生大量气泡; b、d相连时,d极逐渐溶解,则四种金属的活 动性由强到弱的顺序为( )A、a>b>c>d B、a>c>d>b C、c>a>d>b D、b>d>c>a
实验探究形成原电池的条件
形成条件二:电极需插进电解质溶液中
实验探究形成原电池的条件
形成条件三:必须形成闭合回路
实验探究形成原电池的条件
形成条件四:必须存在自发的氧化还原反应
2.构成原电池的条件
(1)有活泼性不同的两个电极
(2)两电极都接触电解质溶液 (3)正极、负极、电解质溶液构成闭合回路
( 4 )在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
问题探究
你知道原电池的工作原理吗? 能不能写出在两个电极上的离子反 应方程式?
3、原电池工作原理:
将氧化还原反应中还原剂失去的电子 经过导线传递给氧化剂,从而使氧化还原 反应分别在两个电极上进行。
失e,沿导线传递,有电流产生
负极
阳离子 电解质溶液
正极
阳离子
锌铜原电池原理
电极 材料 Zn片 电极反应 反应类型 原电池的 电极
(1)原电池腐蚀>化学腐蚀>有防护的腐蚀
(2)对同一金属来说,金属腐蚀的快慢:离 子浓度大的电解质溶液>离子浓度小的电解质 溶液>非电解质溶液 (3)活动性不同的两金属作电极时,活动性 差别越大,腐蚀越快

电化学能量储存与转换

电化学能量储存与转换

1990年Sony首次大规模推出锂离子电池
1991年M. Gratzel提出染料敏化太阳能电池
早期的电化学能量转换装置
1836年,英国的丹尼尔对 “伏特电堆”进行了改良。 不是最早的盐水溶液,而 用稀硫酸作电解液,解决 了电池极化问题,制造出 能保持平稳电流的锌─铜 电池,又称“丹尼尔电 池”。丹尼尔电池最早用 于电报机。
电 导 率
温度
产生最大值的 原因何在?
溶质浓度
熔盐电解质
高温熔盐: 无机盐熔体,氧化物熔体
氧化物体系的熔点较高,如La2O3-CuO (10:90 摩尔比) 1050℃
盐类混合物其次,NaCl-KCl(等摩尔) 663 ℃
不含金属的盐类和有机盐类熔点较低, CO(NH2)2-NH4NO3(59:41)45.5 ℃, AlCl3-MEICl(33:67)-75 ℃, MEI:1-甲基-3-乙基咪唑
酸性燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池
固体氧化物燃料电池
质子交换膜燃料电池的原理与技术
三合一催化电极的构造与功能
40%Pt/C催化剂 研究趋势:从减小铂的颗粒度并提高分散均匀性,到采 用外层为铂的核壳结构或低铂合金,再到非铂催化剂。
贵金属Pt的高成本是燃料电池大规模应用的主 要障碍,以过渡金属M制备M-N4/PPy系催化剂是 一种新的有效尝试。Bashyam在《Nature》上报 到了一种燃料电池低成本CoPPy/C新型催化剂, 此类催化剂不仅有很高氧还原催化活性,而且 有良好的稳定性。 制备方法: 在碳上化学聚合吡咯得到PPy/C复合载体; 浸渍六水合硝酸钴,再用硼氢化钠还原,使
大部分参比电极在小电流密度的情况下属于理 想非极化电极。在金属铂电极上的析氢和脱氢 反应也只有很小的极化电压。

电化学与能量存储

电化学与能量存储
深入。
04
电化学与环境保护
电池回收与处理技术
电池回收的重要性:避免资源 浪费和环境污染
回收方法:分类、破碎、分离、 冶炼等环节
处理技术:电解、热解、生物 降解等
政策法规:各国政府对电池回 收和处理的相关规定
电池对环境的影响与治理
电池生产过程中 的环境污染
电池回收处理技 术
电池对土壤和水 体的影响
方向之一。
固态电池技术的前景与挑战
固态电池技术 概述:利用固 态电解质代替 液态电解质的
电池技术
前景:提高能 量密度、安全 性、充电速度
和循环寿命
挑战:材料稳 定性、成本和
生产工艺
未来储能技术的发展方向与趋势
固态电池:提高能量密度和安全性,降低成本 锂硫电池:高能量密度、环保且成本低 钠离子电池:资源丰富、成本低,适合大规模储能 超级电容器:快速充放电、长寿命、高功率密度
电池回收利用的 意义与价值
绿色电池技术的发展趋势
锂离子电池:高效、轻便、能量密度高,广泛应用于电动汽车和移动设备
钠离子电池:资源丰富、成本低,具有较好的储能潜力 固态电池:无液态电解质,安全性高,能量密度更高,是未来电池发展的 重要方向 微生物电池:利用微生物代谢过程产生电流,具有环保、可持续的优点
感谢观看
汇报人:XX
应用场景:电化 学储能技术主要 应用于可再生能 源并网、峰谷电 调峰、微电网等 领域,提高智能 电网的稳定性和 可靠性。
技术优势:电化 学储能技术具有 响应速度快、充 放电效率高、循 环寿命长等优点, 能够满足智能电 网的高效运行和 能源管理需求。
发展趋势:随着 智能电网的快速 发展和可再生能 源的广泛应用, 电化学储能技术 将迎来更加广阔 的发展前景和应 用空间。

化学能与电能的转化PPT课件5

化学能与电能的转化PPT课件5

练习3:氢气是燃料电池最简单的燃料,虽然使用 方便,却受到价格和来源的限制。常用的燃料往 往是某些碳氢化合物,如:甲烷、汽油等。请写 出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池 中a极的电极反应式: a b CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O
, 。
此时电池内总的反应式:
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
优点:比能量和储存时间有所提高,适用于大电流 和连续放电
缺点:多数只能一次使用,不能充电;价格较贵
二次电池
可充电电池 可充电电池也称为二次 ____电池, 放 电和_____ 充 电, 可以反复_____ 是电池发展的一个重要方向。
铅蓄电池
锂电池
二次电池— 铅蓄电池
• ①放电过程 负极:氧化反应 Pb+SO42--2e-=PbSO4 正极:还原反应 PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4 +2H2O 放电过程总反应: Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O • ②充电过程 阴极(接电源负极):还原反应 PbSO4+2e-=Pb+SO42阳极(接电源正极):氧化反应 2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42充电过程总反应: 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
练习2:航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高 能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式
和碱式两种,它们放电时的总反应都可以表示为
2H2+O2=2H2O,酸式电池中电解质是酸,其负极反 应可表示为2H2-4e-=4H+ ,则其正极反应式 -+4H+=2H O O +4e 2 。碱式电池的电解质是碱, 为 2 其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,则其负极反应 可表示为 2H2-4e-+4OH-=4H2O 。
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有序能
高品质能
完全转换 不完全转换
无序能
低品质能
能源更迭与社会发展
人类社会已经经历了三个能源时代: 柴火时期:生物质燃料为主要能源的“火”时代; 煤炭时期:18世纪诞生蒸汽机,引起动力和产业革命, 19世纪末,电力全面推广,电动机代替蒸汽机; 石油时期:20世纪中叶,石油和天然气资源发展,内燃 机和燃油发动机大量用于交通工具(汽车、飞机等)
世界上第一辆电动汽车于1881年诞生,发明 人为法国工程师古斯塔夫·特鲁夫,这是一辆 用铅酸电池为动力的三轮车。1886年被视为 燃油发动机汽车的诞生日-奔驰1号 。
2007年9月24日上午,位于上海老城厢老西门的11路超级电 容公交车示范线运行。
电化学能量储存与转换装置
电化学能量储存与转换的主要方式:
1、一次电池:化学能 ➔ 电能
2、二次电池:化学能
电能
3、超级电容器:电极/电解质界面静电感应-双电层充放电
4、燃料电池(特殊一次电池)
5、光电化学电池:
(1)染料敏化太阳能电池(太阳能 ➔ 电能)
(2)可再生燃料电池(太阳能➔电能➔化学能➔电能)
电化学技术用于
可再生能的储存
hv
与转换
Photosensitive catalyst

Towards Artificial Leaves for Solar Hydrogen and Fuels from Carbon Dioxide
Samir Bensaid, et al. CHEMSUSCHEM, 2012, 5, 500-521
早期的电化学能量转换装置
1836年,英国的丹尼尔对 “伏特电堆”进行了改良。 不是最早的盐水溶液,而 用稀硫酸作电解液,解决 了电池极化问题,制造出 能保持平稳电流的锌─铜 电池,又称“丹尼尔电 池”。丹尼尔电池最早用 于电报机。
(1831年英国的物理学家、化学家迈克尔·法拉第发现电磁感 应现象,数十年后发电机大规模发电)
✓ 低碳生活是人类发展和现代文明的要求。包括三个方面: 节能提效,使用新能源,化石能源洁净化(减排)。
二、电化学能量储存与转换概要
电化学能量储存与转换的基本模式
光电化学 太阳能电池
光能
光合作用→生物质能, 光解制氢
电能
电池充电,材料制备 电池放电
化学能
Fuel cell H2 O2
Electric power output
✓ 由于煤炭的能量密度和能量品质较低,给环境和运输造成 巨大压力。目前,我国CO2的年排放总量在世界排行第一。由 于汽车的保有量快速增加,CO2排放有进一步增加的趋势。 ✓能源利用率低,GDP占全球的6%,但耗煤31%,油大于8%。 美国和日本的人均GDP能耗仅为我国的0.19倍和0.12倍。提 高能源利用率关键是要改善能源消费结构和能源的高效利用。
(2)二次能源 由一次能源直接或间接转换而来的能源,如电、蒸气、焦 炭、煤气、氢、活泼金属等。
能量的基本性质
不同的能量形态之间可以相互转换: 化学能热能机械能 电能 能量在空间和时间上的转换:能量的传输和储存 能量转换的基本规律:能量守恒定量:输入-输出=储存
能量不仅有“量”的多少,还有“质”的高低。 物质的运动多种多样,但就其形态而论只有有序和无序两大类,有 序运动对应的能量叫有序能,无序运动对应的能量叫无序能。例如, 一切宏观整体运动的能量(包括机械能)或大量电子定向运动的电 能是有序能,物质内部分子杂乱无章的热运动则是无序能。
电化学能量储存与 转换
一、有关能源和能量的基本概念
构成客观世界的三大要素:物质、能量、信息(生物中存在)
能源
能直接或间接地形成或产生某种能量的自然资源
(1)地球本身蕴藏的能源:如核能、地热能; (2)来自地球以外的能源:宇宙射线,太阳能,太阳 能引起的水能、风能、波浪能、生物质能、化石燃料 (如煤、石油、天然气等,亿年前的太阳能产生的) (3)地球与其它天体相互作用的能源:如潮汐能。
能量 物理学定义:做功的本领。广义地说,能量是产生
某种效果(变化)的能力。
包括:机械能、热能、电能、辐射能(光能)、化学能、 核能、相变能
动力 使车辆行使,马达转动 等等
能源的另一种分类:
(1)一次能源 即可供直接利用的天然能源,如煤、石油、风能、水能等。 其中,煤、石油,天然气、核燃料是非再生能源,而太阳 能、水能和风能等是可再生能源。
进入21世纪,可再生能、核能将成为世界能源的 主角,清洁能源时代来临。可充电电池和燃料电 池将大规模用于可移动装置(如电动自行车、电 动汽车)。
国内现状与发展趋势
✓ 2003年消耗约2.67亿吨石油,世界第二,约40%依赖进口; 目前已经达到55%。2000年煤炭消耗13亿吨标煤,2008年达 到28亿吨,连续保持世界第一。煤炭占能源总消费比例高达 70%。
电化学反应与一般氧化还原反应的区别 ➢ 氧化还原反应:热能的吸收或释放, 可以获得 无序的热能:
2H2 + O2 → 2H2O, -G = 237.2 KJ/mol
一般热机发电效率:大多不超过40%
➢ 燃料电池反应:化学能直接变成有序的电能, 60%或更高效率!
应用电化学的发展概况:
1799年 Volta 发明“伏特电堆” 1807年Davy用电解法得到钠和钾 1859年Planet 发明铅酸电池 1868年G.Lec Lanche研制出锌锰干电池 1899年发明Ni-Cd电池,1951年Ni-Cd电池密封化 1911年我国生产干电池和铅酸蓄电池(上海交通部电池厂) 1929年创建了上海天原化工厂,它是中国最早的氯碱工业 20世纪50年代Bacon在燃料电池方面进行了先驱性工作(其 概念最早由William Grove于1839年提出) 1990年Sony首次大规模推出锂离子电池 1991年M. Gratzel提出染料敏化太阳能电池
化学电源的应用--可移动电源
✓ 便携式电器:收录机;智能卡;计算器;手机; 电脑……
✓ 军用装置:通讯;导弹;智能化步兵…….. ✓ 航天航空:人造卫星,飞船….. ✓ 医用:心脏起搏器,助听器,备用电源 ✓ 交通:汽车照明、起动;(混合)电动车 ✓ 能量储存:供电平衡、可再生能的储存
化学电源应用的实例
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