《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）10.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY把化学能直接转化为电能的装置，统称化学电池或化学电源一次电池二次电池燃料电池

9.5 化学电源 把化学能直接转化为电能的装置，统称化学电池或 化学电源。  一次电池  二次电池  燃料电池

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY(1)一次电池电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池、锌-空气电池等。这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。二次电池又称为蓄电池。这种电池放电后可以通过充电(2)使活性物质基本复原后再放电，充、放电过程可以反复多次，循环进行。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。(3)燃料电池将燃料又称为连续电池，以燃料作为能源，一般以天的化学能直接转换为电能的装置称为燃料电池然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。-(#)-

-‹#›- (1) 一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之 后，就不能再次利用，如干电池、锌-空气电池等。这种 电池造成严重的材料浪费和环境污染。 (2) 二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后可以通过充电 使活性物质基本复原后再放电，充、放电过程可以反复多 次，循环进行。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。 （3）燃料电池 又称为连续电池，以燃料作为能源，将燃料 的化学能直接转换为电能的装置称为燃料电池。 一般以天 然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇等作为负极的反应物质， 以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。 9.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY一次电池电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池、纽扣电池，这种电池造成严重的材料浪费和环境污染

一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之 后，就不能再次利用，如干电池、纽扣电池。 这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。 9.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY一次电池结构示意图金属封顶盖(+)碳电极封口纸颈圈纸电芯MnO2, C,金属外壳NH4CI，水绝缘纸筒电解液NHCI，水电芯纸托ZnCl，淀粉锌筒底纸金属底板（一）

金属封顶盖 封口纸 颈圈纸 金属外壳 绝缘纸筒 电芯纸托 底纸 金属底板（－） 锌筒 电解液 NH4Cl ，水 ZnCl2 ，淀粉 电芯 MnO2 ， C， NH4Cl ，水 ( ) (+)碳电极 一次电池结构示意图 9.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY锌-锰干电池(-)ZnZnClNHCI(糊状）/MnOC(+)碳棒锌壳MnO,ZnCla,电池电动势E=1.5VNHCI理论比能量：251wh-kgl（糊状）(-)Zn+20H→Zn0+H,0+2e(+)2Mn0+2H0+2e→2Mn0(0H+20HZn+2MnOz+HO-→ZnO+2MnO(OH)

9.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY燃料电池燃料电池的发电原理燃料电池的构造(一）燃料Ⅱ电解质Ⅱ氧化剂(+)燃料电池的特点：电极上所需的物质储存在电池的外部，是一个敬开系统，可以根据需要连续加入，产物也可同时排出。电池的能量转换效率不受Carnot循环热机效率的限制

燃料电池的特点： 电极上所需的物质储存在电池的外部，是一个敞开 系统，可以根据需要连续加入，产物也可同时排出。   电池的能量转换效率不受Carnot循环热机效率的限制。 燃料电池 9.5 化学电源 燃料电池的发电原理 燃料电池的构造 ( ) ( ) − + 燃料 解 氧化 ‖ ‖ 电 质 剂

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY氢氧燃料电池H(PH) / H+或 OH (aq) / O2(Po2)氢电极：2H2(PHs）→4H++4e氧电极：O,+4H++4e-→2H,0净反应：2H(PH,）+O2=2H,01.229 V在pH 1一14范围内，标准电动势

H2 ( pH2 ) | H+ 或 OH- (aq) | O2 ( pO2 ) 氧电极：O2+4H++4e- →2H2O 氢电极：2H2 ( pH2 ) → 4H+ + 4e - 净反应：2H2 ( pH2 ) + O2 = 2H2O 在pH 1—14范围内，标准电动势 1.229 V 氢氧燃料电池 9.5 化学电源

山东理工大享9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY氢氧燃料电池示意图离子交换膜H二()多孔电极H,O4H*+4e+0, →2H,0H, →2H+ + 2e

H2 多孔电极 离子交换膜 − + e − + 4H 4e +O 2H O 2 2 − + → + H 2H 2e 2 → + − O2 H O2 氢氧燃料电池示意图 9.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY燃料电池的优点：1。n 80%化学能→电能→机械能福2。环境友好不排放有毒的酸性氧化物，CO,比热电厂少40%产物水可利用。无噪音：3。重量轻，比能量高;4.稳定性好，可连续工作，可移动可积木式组装，是21用于航天事业，汽车工业应急电源等。世纪首选的清洁能源

1。高效 化学能 热能 机械能 化学能 电能 机械能  80% 2。环境友好 不排放有毒的酸性氧化物，CO2比热电厂少40%， 3。重量轻，比能量高； 用于航天事业，汽车工业，应急电源等。是21 世纪首选的清洁能源。 产物水可利用，无噪音； 4。稳定性好，可连续工作，可积木式组装，可移动 燃料电池的优点： 9.5 化学电源

山东理工大客9.5化学电源SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY氢氧燃料电池的难点：氢气的储存液氢要求高压、低温，有危险性钢瓶储氢，可使用氢气只占钢瓶质量的1%，同样有危险性研制储氢金属和其他储氢材料研制用太阳能制备氢气

氢气的储存 液氢要求高压、低温，有危险性 钢瓶储氢，可使用氢气只占钢瓶质量 的1%，同样有危险性 研制储氢金属和其他储氢材料 研制用太阳能制备氢气 氢氧燃料电池的难点： 9.5 化学电源