人教版高中化学选修4课件4.2化学电源

式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。
一二三四
3.铅蓄电池的优缺点 (1)优点:可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低 廉,在生产、生活中应用广泛。 (2)缺点:比能量低、笨重,废弃的电池污染环境。
一二三四
四、燃料电池(以酸性氢氧燃料电池为例) 1.基本构造 2.工作原理 负极反应:2H2-4e- 4H+; 正极反应:O2+4H++4e- 2H2O; 总反应:2H2+O2 2H2O。 3.燃料电池的优点 (1)能量转化率高。 燃料电池的能量转换率超过80%,普通燃烧过程能量转换率仅 30%多。 (2)污染小。
一二三四
思考感悟 燃料电池是利用燃料直接燃烧产生的热量发电吗?为什么? 提示:不是。燃料电池产生电流的过程并非燃料的直接燃烧,而 是燃料和氧化剂(氧气)分别在原电池的两极上发生反应,实现化学 能转化成电能。
一、燃料电池的工作原理
1.工作原理 (1)电极:所用电极一般为惰性电极。 负极:H2、烃、甲醇、肼均可作燃料,失电子发生氧化反应; 正极:空气或O2作氧化剂得到电子; 电子沿导线连续不断地把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。
(2)特点:比能量高、电压高、工作温度宽,储存时间长。
一二三四
三、二次电池(以铅蓄电池为例)
1.基本构造 负极:Pb。正极:PbO2。电解质:H2SO4溶液。
一二三四
2.工作原理 (1)放电时。 负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e- PbSO4(s); 正极:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- PbSO4(s)+2H2O(l); 总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)。 (2)充电时。 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 阴极:PbSO4(s)+2e- Pb(s)+SO42-(aq); 阳极:PbSO4(s)+2H2O(l)-2e- PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq); 总反应:2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。 上述充放电反应可写成一个化学方程

课堂小结
1.先写总反应。 2.给总反应画双线桥。 3.按双线桥拆出两个 电极反应式的主干。 4.用电子守恒、电荷 守恒、原子守恒配平。
电解质的一大职能就 是传导阴阳离子！ 将阳离子从负极区 域传导到正极区域。 将阴离子从负极区 域传导到正极区域。
（一） 操 作 方 法
课后作业： 整理笔记，加强记忆。
⑴12、CH科3O学H家+预3O言2+，4K燃O料H电=2池K2将CO是32+16世H2纪O获得电力的重要途
⑵径正，极美：国3O已2＋计6划H将2O甲+1醇2e燃-=料12用OH于-；军事目的。一种甲醇燃料 负电极池：是2C采H用3O铂H或+1碳6O化H钨-－作12电e-极=2催C化O3剂2- +，1在2H稀2O KOH电解液
+4e一
正极区的PH值会发生怎样的变化？
负极区的PH值会发生怎样的变化？
整个电解质溶液的PH值会发生怎样的变化？
电解质溶液 是氢氧化钠
溶液
电解质的一大职能就是传导OH-！ 将OH-从负极区域传导到正极区域。
OH-
OH-选择性透过膜
燃料电池(连续电池)
甲烷燃料电池：
CH4+2O2=CO2+2H2O
电解质溶液 是稀硫酸
e-
+
e-
燃料电池(连续电池)
4e一
氢氧燃料电池：2H2+O2= 2H2O
请同学们总结：
+4e一
1电.先极写反总应反式应及。电池总反应式之间有哪些联系。
2哪.给个总对反你应来画说双，线最桥好。写！
3.按双线桥拆出两个电极反应式的主干。
4.用电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平。

解质）
工作原理
铅与二氧化铅在硫酸溶 液中发生氧化还原反应
优点
电压稳定、容量大、使 用寿命长
应用
汽车、摩托车启动电源 ，不间断电源等
锂离子电池
构造
碳材料（负极）、金属氧化物（正极）、锂 盐有机溶液（电解质）
优点
能量密度高、自放电小、无记忆效应
工作原理
锂离子在正极和负极之间嵌入和脱出产生电 流
应用
手机、笔记本电脑、数码相机等
环保与节能
相比传统能源，化学电源具有更高 的能量密度和更少的污染排放，有 助于实现环保和节能目标。
化学电源技术的发展趋势与挑战
发展趋势
化学电源技术正朝着高能量密度 、长循环寿命、快速充电和低成
本的方向发展。
技术挑战
当前化学电源技术仍面临安全性 、稳定性、寿命和成本等方面的 挑战，需要不断进行技术创新和
内阻与极化
内阻
电源内部的电阻，包括电解质、电极 和隔膜等部分的电阻。内阻大小直接 影响电源的输出电压和电流。
极化
电极在电流通过时发生偏离平衡电位 的现象。极化会导致电源输出电压降 低，效率下降。
容量与比能量
容量
表示电源在一定条件下可以输出的电量，通常用安时(Ah)或毫安时(mAh)作为 单位。
比能量
THANKS
感谢观看
燃料电池
构造
阳极、阴极、电解质
工作原理
燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电 子从阳极通过负载流向阴极构成电路
优点
能量转换效04 化学电源的性能 参数与评价指标
电压与电动势
电压
表示电源正负极之间的电势差， 通常用伏特(V)作为单位。
电动势
表示电源内部非静电力将正电荷 从负极移到正极所做的功，也反 映了电源将其他形式的能转化为 电能的本领。

_C_H__4+__1_0_O_H__--_8_e_-=_C_O__32_-+__7_H_2_O
ab
此时电池内总的反应式 ：
C_H__4+_2_O__2+__2_K_O_H_=_K__2C_O__3+_3_H__2O_
b极：2O4
O2 KOH溶液
化学电源
3、锂电池
锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池，其中用 廉价的r-MnO2作正极活性材料，电解液是LiClO4溶于碳酸丙烯（简称 PC）和二甲基氧乙烷（简称DMF）的混合溶剂中，浓度为1mol/L，其 浓度比是PC：DME=1:1，电池反应为：
负极的反应：Li - e- = Li + 正极的反应：Li + + MnO2 + e- = LiMnO2 电池总反应：Li + MnO2 = LiMnO2
三、燃料电池
（2）不同类型的氢氧燃料电池 ① 酸性
负极(Pt)：2H2-4e-=4H+ 正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O 电池总反应：2H2+O2=2H2O
②碱性
负极(Pt)：2H2- 4e- + 4OH- = 4H2O 正极(Pt)：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH电池总反应：2H2+O2=2H2O
化学电源
习题导第学23 页
6、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+ ，则其正极反应式为 O2+4e-+4H+=2H2O