吉林大学：《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 电化学（6/13，图片版）

1445a (⑥)化学电源 化学电源是一种将化学能直接转换为 电能的贮能或换能装置。用途广泛。 化学电源可分为原电池（一次电池）、 蓄电池（二次电池）燃料电池、太阳能电 池、光电化学电池等

1445b 作为化学电源，其重要指标是 能量密度(W.h/Kg)和功率密度(W1dm3)。 能量密度是每小时每千克参与反应的 活性物质所能提供的能量。例如 铅蓄电池的理论能量密度是16W.h/Kg, 实际的能量密度约为15~40W.h/Kg。 功率密度是电池输出功率与电池的质量或 体积的比值，以WKg或W1dm3表示

原電池 (略) 1445c 蓄電池： a)铅酸蓄电池（略） b) 银锌电池 Zn KOH(aq)Ag,O,Ag 电池反应： Ag2O+Zn+H2O-2Ag+Zn(OH)2 镍镉电池 Cd KOH(aq)NiOOH

1445d 全钒电池 3V0++2H,0→ 2V0,+V++2HI e 锂电池（锂离子、金属锂) 锂离子电池 若两种电池的体积是相同，则锂-二氧化锰 电池的比能量是镍镉电池的3.75倍！ 金属锂电池

1445e 金属锂电也 在目前有望取代锂离子电弛的新材料 中，金属理电池备受嘱目。锂金属电池的质 量比能量是锂聚合物电池和锂离子电池的8 倍，这一点，锂离子电池难以望其项背。它 直接采用锂金属，最大特点在于能充分发挥 负极金属材料的电池反应，使新型电池的能 源储备量达到传统锂离子电池的2倍以上， 而在放电容量方面，甚至能达到传统产品的 10倍。而且锂金属电池亦无记忆效应，自 放电率为1%一21月。在正常室温下保存 年仍能保留85%的容量。该电池的放电 曲线平坦，它以250mA的速率放电，输出 电压从充电时的3.3V短时间内(10分钟左右) 下降到2.8V后，在其余80%的放电时间内 保持2.8V,此后下降到2V终止。这种电池 在连续供电时能提供大到2A的电流

锌空气电池 无害低价 1445f 0: Zn+ →Zn0 目前锌空气电池也是取代锂离子电池的 佼佼者，锌空气电池以无害而价低的锌为负 极活性物质，以空气中的氧气为正极活性物 质。 其基本工作原理为：电池阳极上的锌与电解 液中的OH发生电化学反应（负极反应），释 放出电子；同时气体扩散电极或空气阴极反 应层中的催化剂与电解液及经由扩散作用进 入电池的空气中的氧气相接触，吸收电子， 发生电化学反应（正极反应）。整个过程在外 电路中产生电流

能量更高，成本更低。 1445g 以7号电池为例，锌空气电池容量是同 型号碱性电池的2.5倍，而重量却仅为碱性 电池的三分之二，在通常使用情况下，若用 于呼机，可使用70天以上，若是手机电池， 则待机时间更可高达45天以上。 锌空气电池摒弃了传统电池中的铅、 汞、镉、镍等化学元素，既降低了成本，也 解决了传统电池中普遍存在的污染问题。 目前空气锌电池在自由充电方面还存 在一定问题

燃料电池清洁能源！ 1445h 燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极 反应直接转换成电能的装置。具体地说，燃 料电池是利用水的电解的逆反应的“发电 机”。电池工作时需要连续地供给活物质（起 反应的物质)—一 燃料和氧化剂，这又和其 它普通化学电池不大一样。燃料电池的优点 是能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪 声、无尘埃、无辐射，是一种清洁的能源

主要有三方面的因素促进了氢燃料电池 技术的发展。 一是能源安全问题。目前石油己成为关 乎国计民生的战略资源。寻找石油的替代品 也就成为摆在科学家面前的重要问题，可以 再生的氢因此进入人们的视野。 二是环保。尽管目前汽车环保技术己非 常先进，但传统能源排放产生的C02问题 却难以解决。而氢燃料只会产生水，可谓是 “零排放的清洁能源”。 三是汽车工业的持续发展。氢燃料电池 可以把汽车从“污染耗能”的指责中根本地 解脱出来。 14451

145 目前氢燃料电池车至少有三大困难要克服 是成本的问题。由于要用到贵金属 铂，因此成本居高不下。要制造一个能功率 为100千瓦的氢燃料电池组，就要20-50万 美元，这显然是非常不经济的。 二是氢的储存问题。目前，常用的办法 是将氢加压700公斤，变成液态，用耐高压 的复合材料瓶储存。 三是加氢站等基础设施缺乏，这是困扰 氢燃料电池汽车真正商业化的一个大问题