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4.3 化学电源

4.3 化学电源. 4.3.1. 干电池 （ 1 ）锌锰干电池. 负极： 锌片（锌皮） 正极： MnO 2 、石墨棒（碳棒） 电解质： NH 4 Cl 、 ZnCl 2 、淀粉. 电极反应 负极： Zn - 2e - = Zn 2+ 正极： MnO 2 + 2 NH 4 + +2e - → Mn 2 O 3 + 2NH 3 ↑ + H 2 O 总反应： Zn + MnO 2 + 2 NH 4 + → Zn 2+ + Mn 2 O 3 + 2NH 3 ↑ + H 2

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4.3 化学电源

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Presentation Transcript

  1. 4.3 化学电源 4.3.1.干电池 （1）锌锰干电池 负极： 锌片（锌皮） 正极： MnO2、石墨棒（碳棒） 电解质：NH4Cl 、ZnCl2 、淀粉 电极反应 负极：Zn - 2e- = Zn2+ 正极：MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O 总反应： Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3↑ + H2 电池符号 Zn│ZnCl2、NH4Cl│MnO2，C

  2. 碱性锌锰电池： Zn│ZnCl2、 KOH│MnO2，C 电压：1.5v Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- → Zn(OH)2-4 + 2MnO(OH) （2） 锌汞电池 负极： Zn（汞齐） 正极： HgO、碳粉 电解质： 饱和ZnO 、KOH糊状物 电极反应 负极：Zn (汞齐) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e- 正极：HgO + H2O +2e- → Hg +2OH- 总反应：Zn (汞齐) + HgO → ZnO + Hg 电池符号： Zn (汞齐)│ KOH (糊状，含饱和ZnO) │HgO（C） 电压：1.34v

  3. 4.3.2.蓄电池 (1) 铅蓄电池

  4. 铅蓄电池的放电过程： 负极：Pb+SO42- ===PbSO4+2e- 正极：PbO2+SO42-+4H++2e - ==PbSO4+ 2H2O 电池总反应： Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ === 2PbSO4+2H2O 铅蓄电池的充电过程： 阴极： PbSO4 +2e-＝ Pb+SO42- 阳极： PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e- 电池总反应： 2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+

  5. 放电 PbO2 + Pb + 2H2SO4 2 PbSO4 + 2H2O 充电 充电、放电反应可写为： 铅蓄电池的性能和用途： 铅酸性蓄电池的电动势2.1V，可逆性好，稳定，放电电流大，价廉，笨重。 常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以用变电站的备用电源。

  6. (2) 碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池） Fe — Ni电池 Fe │ KOH (30%) │NiO(OH) 电池反应： Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2 Cd — Ni电池 Cd │ KOH (20%) │NiO(OH) 电池反应： Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2 （3）金属氢化物镍电池（MH——Ni电池 ） 负极：储氢合金（金属氢化物），如：LaNi2.5Co2.5 正极：Ni 电解质：KOH 电池符号： MH │ KOH │ NiO(OH) 电池反应： NiO(OH)+MH === Ni(OH)2+M

  7. 4.3.3. 新型燃料电池和高能电池 (1) 燃料电池 还原剂（燃料）： H2联氨（NH2-NH2） CH3OH CH4 ——负极 氧化剂 ： O2空气——正极 电极材料： 多孔碳、多孔镍，Pt Pd Ag等贵金属（催化剂） 电解质： 碱性、酸性、固体电解质、高分子等

  8. 碱性氢—氧燃料电池 负极（燃料极）——多孔碳或多孔镍（吸附H2） 正极（空气极）——多孔性银或碳电极（吸附O2） 电解液——30%KOH溶液，置于正负极之间。 电池符号：（C）Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C) 电池反应： 负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e-（氧化） 正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-（还原） 总反应 2H2 + O2 = 2H2O 电动势：1.229v

  9. 碱性氢—氧燃料电池结构

  10. (2) 高能电池——具有高“比能量”和高“比功率”的电池 比能量、比功率——按电池的单位质量或单位体积计算的电池 所能提供的电能和功率。

  11. 1) 锂电池 Eθ(Li+/Li) = -3.04v • Li—MnO2非水电解质电池 ： • 负极——片状金属Li 正极——MnO2 • 电解质——LiClO4 + 混合有机溶剂（碳酸丙烯脂+二甲氧基乙烷） • 隔膜——聚丙烯 • 电池符号： Li│LiClO4│MnO2 │C • 电池反应： 负极 Li = Li+ + e- • 正极 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2 • 总反应 Li + MnO2 = LiMnO2 • 电池的电动势：2.69v

  12. 2）镍氢电池（高压镍氢电池） 正极：Ni电极 NiO（OH）+ H2O + e- == Ni(OH)2+OH- 负极：氢电极 1/2H2 + OH- == H2O + e- 总反应： 1/2H2 + NiO(OH) == Ni(OH)2 电解质：KOH 电池内氢气的压力：0.3~4MPa

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