1、第四章第四章 電化學基礎電化學基礎第二節(jié)第二節(jié) 化學電源化學電源.發(fā)明電池的故事發(fā)明電池的故事 伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家。物理學家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文，說動物肌肉里貯存著電，剖學家的一篇論文，說動物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來?？戳诉@篇論可以用金屬接觸肌肉把電引出來?？戳诉@篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來做這個實驗。文，伏特非常興奮，便決定親自來做這個實驗。他用許多只活青蛙反復實驗，終于發(fā)現(xiàn)，實際他用許多只活青蛙反復實驗，終于發(fā)現(xiàn)，實際情況并不像加伐尼所說的

2、那樣，而是兩種不同情況并不像加伐尼所說的那樣，而是兩種不同的金屬接觸產生的電流，才使蛙腿的肌肉充電的金屬接觸產生的電流，才使蛙腿的肌肉充電而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特決定更深入地了解電的來源。決定更深入地了解電的來源。 .發(fā)明電池的故事發(fā)明電池的故事 一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導線把金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導線把它們連接起來，剎時，他感到滿嘴的酸味兒。它們連接起來，剎時，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當助手將接著，他

3、將銀幣和錫片交換了位置，當助手將金屬導線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。金屬導線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能產生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來，就產生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來，就能大有作用。能大有作用。伏特經過反復實驗，終于發(fā)明了被后人稱做伏特經過反復實驗，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過的布片，一層一層堆起來的蓄上卡紙和用鹽水浸過的布片，一層一層堆起來的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著電池。這種電

4、池，今天仍然在使用著為了紀念他的貢獻，人們?yōu)榱思o念他的貢獻，人們把電把電壓的計量單位叫做伏特，簡稱伏，壓的計量單位叫做伏特，簡稱伏，符號符號V V。比如我們手電筒里的電池的。比如我們手電筒里的電池的電壓是電壓是1.51.5伏特，我們家里的電燈的伏特，我們家里的電燈的電壓是電壓是220220伏特。伏特。 .學與問學與問在日常生活和學習中，你用過哪些電池，你知在日常生活和學習中，你用過哪些電池，你知道電池的其它應用嗎？道電池的其它應用嗎？ 電池電池化學電池化學電池太陽能電池太陽能電池原子能電池原子能電池將化學能轉換成電能的裝置將化學能轉換成電能的裝置將太陽能轉換成電能的裝置將太陽能轉換成電能的裝置

5、將放射性同位素自然衰變時產生的熱將放射性同位素自然衰變時產生的熱能通過熱能轉換器轉變?yōu)殡娔艿难b置能通過熱能轉換器轉變?yōu)殡娔艿难b置.、化學電池分類、化學電池分類化學電池化學電池一次電池一次電池二次電池二次電池燃料電池燃料電池定義定義例子例子電池中的反應物質電池中的反應物質進行一次氧化還原進行一次氧化還原反應并放電之后，反應并放電之后，就不能再次利用就不能再次利用又稱充電電池或又稱充電電池或蓄電池蓄電池在放電后經充電可使電在放電后經充電可使電池中的活性物質獲得重池中的活性物質獲得重生，恢復工作能力，可生，恢復工作能力，可多次重復使用多次重復使用是一種連續(xù)地將燃料和是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能

6、直接轉氧化劑的化學能直接轉化成電能的化學電源，化成電能的化學電源，又稱連續(xù)電池又稱連續(xù)電池干電池：干電池：電池中的電池中的電解質溶液制成膠電解質溶液制成膠體，不流動，故稱體，不流動，故稱干電池干電池鉛蓄電池、鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鋅銀蓄電池、鎳鎘電池、鎳鎘電池、鋰離子電池鋰離子電池氫氣、甲醇、天然氣、氫氣、甲醇、天然氣、煤氣與氧氣組成燃料煤氣與氧氣組成燃料電池。電池。如：普通鋅錳電池、如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池銀紐扣電池一、化學電池一、化學電池小型高性能小型高性能燃料電池燃料電池 .、化學電池優(yōu)點、化學電池優(yōu)點（）能量轉換效率高，供能穩(wěn)定可靠。（）能量轉換效率

7、高，供能穩(wěn)定可靠。（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的（）可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。電池和電池組，使用方便。（）易維護，可在各種環(huán)境下工作。（）易維護，可在各種環(huán)境下工作。、判斷電池優(yōu)劣的標準判斷電池優(yōu)劣的標準 （）比能量（）比能量 符號符號(Ah/kg)，(Ah/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質量或單位體積所能輸出電能的多少（）比功率（）比功率符號是符號是W/kg，W/L)指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質量或單位體積所能輸出功率的大?。?）電池的儲存時間的長短）電池的儲存時間的長短除特殊情況外，質量

8、輕、體積小而輸出電能多、除特殊情況外，質量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池，其質量好。功率大、儲存時間長的電池，其質量好。.二、一次電池二、一次電池 普通鋅錳干電池：普通鋅錳干電池：活性物質為活性物質為NHNH4 4ClCl和淀粉糊作電解和淀粉糊作電解質，還填有質，還填有MnOMnO2 2 和炭黑。電極反應式：和炭黑。電極反應式：負負 極：極：Zn - 2eZn - 2eZnZn2+2+正正 極：極：2NH2NH4 4+ + + 2e + 2e+2MnO+2MnO2 2 MnMn2 2O O3 3+ 2NH+ 2NH3 3 H H2 2O O總反應：總反應：Zn + 2NHZn

9、 + 2NH4 4+ + +2MnO +2MnO2 2 ZnZn2+2+ +Mn +Mn2 2O O3 3+ 2NH+ 2NH3 3 H H2 2O O 優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。優(yōu)點：制作簡單、價格便宜。 缺點：放電時間短，電壓下降快。缺點：放電時間短，電壓下降快。.堿性鋅錳干電池：堿性鋅錳干電池：活性物質為活性物質為KOHKOH和淀粉糊作電解質，還填和淀粉糊作電解質，還填有有MnOMnO2 2 和炭黑。電極反應式：和炭黑。電極反應式：負負 極：極：Zn - 2eZn - 2e + 2OH+ 2OH- - Zn(OH)Zn(OH)2 2正正 極：極：2MnO2MnO2 2 + 2e + 2e

10、+ 2H+ 2H2 2O O 2MnOOH + 2OH2MnOOH + 2OH- -總反應：總反應：Zn + 2MnOZn + 2MnO2 2 + 2H + 2H2 2O O 2MnOOH + Zn(OH)2MnOOH + Zn(OH)2 2優(yōu)點：優(yōu)點：電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍，電流穩(wěn)定，放電容量、時間增大幾倍， 不會氣漲或漏液。不會氣漲或漏液。缺點：缺點：多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴。多數(shù)只能一次使用，不能充電；價格較貴。.銀鋅電池銀鋅電池總反應式總反應式: : ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2 電極反應式電極反應式: 負極負極: Zn2OH-2e-Zn(OH)2 正極

11、正極: Ag2OH2O2e-2Ag2OH- 電解液電解液: KOH溶液溶液 這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適這種電池比能量大、電壓穩(wěn)定，儲存時間長，適宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電宜小電流連續(xù)放電，常制成紐扣式電池，廣泛用于電子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器。子手表、照相機、計算器和其他微型電子儀器。. 鋰電池鋰電池鋰亞硫酰氯電池鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S負極：負極： ；正極：；正極： 。用途：質輕、高能用途：質輕、高

12、能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工、高工作效率、高穩(wěn)定電壓、工作溫度寬、高使用壽命，廣泛應用于軍事和航空領域。作溫度寬、高使用壽命，廣泛應用于軍事和航空領域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S.三、二次電池三、二次電池 鉛蓄電池：鉛蓄電池：其電池反應可以正向和逆向進行蓄其電池反應可以正向和逆向進行蓄電池放電時為自發(fā)電池，充電時為電解池充電電池放電時為自發(fā)電池，充電時為電解池充電后電池容量得到恢復，充放電次數(shù)可達千百次后電池容量得到恢復，充放電次數(shù)可達

13、千百次 。放電時電極反應式：放電時電極反應式：負負 極：極：Pb + SOPb + SO4 42-2- -2e -2e- -PbSOPbSO4 4正正 極：極：PbOPbO2 2 + 4H + 4H+ + + SO + SO4 42-2- + 2e + 2e- -PbSOPbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O總反應：總反應：Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O充電充電時電極反應式與放電時電極反應式相反，時電極反應式與放電時電極反應式相反，所以可以把上述反應寫成一個可逆反應式：所以可以把上

14、述反應寫成一個可逆反應式： Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4 + 2H + 2H2 2O O放電放電充電充電.優(yōu)點：優(yōu)點：可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、可重復使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價格低廉。價格低廉。缺點：缺點：比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境。.四、燃料電池四、燃料電池 一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池。換成電能的化學電池。電池的電極本身不電池的電極本身不包含活性物質，只是一個催化轉化元件。包含活性物質

15、，只是一個催化轉化元件。工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。清潔、能量轉換率高的特點。清潔、能量轉換率高的特點。.燃料電池燃料電池 氫氧燃料電池：氫氧燃料電池：一種高效低污染的新型電池。一種高效低污染的新型電池。 負負 極：極：2H2H2 2 - 4e - 4e- -4H4H+ + 正正 極：極：O O2 2 + 4H + 4H+ + + 4e + 4e- -2H2H2 2O O 總反應：總反應：2H2H2

16、2 + O + O2 22H2H2 2O O酸性電解質：酸性電解質：堿性電解質堿性電解質: : 負負 極極: 2H: 2H2 2- 4e- 4e- -+ 4OH+ 4OH- - =4H=4H2 2O O 正正 極極: O: O2 2+ 2H+ 2H2 2O+ 4eO+ 4e- - = 4OH= 4OH- - 總反應總反應: 2H: 2H2 2+ O+ O2 2 = 2H= 2H2 2O O.中性電解質中性電解質: : 負負 極極: 2H: 2H2 2- 4e- 4e- - =4H=4H+ + 正正 極極: O: O2 2+ 2H+ 2H2 2O+ 4eO+ 4e- - = 4OH= 4OH-

17、- 總反應總反應: 2H: 2H2 2+ O+ O2 2 = 2H= 2H2 2O O.電解質溶液：電解質溶液：KOHKOH負極：負極：CHCH4 4+10 OH+10 OH- -8e8e- - = CO = CO3 32-2-+7H+7H2 2O O正極：正極：2O2O2 2 + 4H + 4H2 2O + 8eO + 8e- - = 8OH = 8OH- -甲烷燃料電池。甲烷燃料電池。CHCH4 4 +2O +2O2 2+2OH+2OH- - = CO = CO3 32-2- + 2H + 2H2 2O O.甲醇燃料電池甲醇燃料電池2CH2CH3 3OH+4OHOH+4OH- -+3O+3O2 2=2