化学电源

伊拉克的巴格达发现电池 1932年 一个被认为有数千年历史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格达附近被发现。它有一根插在铜制圆筒里的铁条－可能是用来储存静电用的，然而瓶子的秘密可能永远无法被揭晓。

意大利解剖学家伽伐尼青蛙实验 1780年 伽伐尼在实验室解剖青蛙，把剥了皮的蛙腿，用刀尖碰蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈地痉挛，同时出现电火花。经过反复实验，他认为痉挛起因于动物体上本来就存在的电，他还把这种电叫做“动物电”。 这个偶然发现，引出伏打电池的发明和电生理学的建立，这在科学史上一直传为佳话。伏打(福特）真诚地赞扬说，伽伐尼的工作“在物理学和化学史上，是足以称得上划时代的伟大发现之一。”

1800年 (-) Zn‖NaCl‖Ag (+) 意大利物理家伏打研制出伏打电池 公元1799年，科学家伏打（伏特）以含食盐水的湿抹布，夹在银和锌的圆形板中间，堆积成圆柱状，制造出最早的电池－伏打电池。

英国的丹尼尔改良伏打电池 1836年 (-) Zn‖H2SO4‖Cu (+) 1836年 （本生电池） （丹尼尔电池） （本生电池） （丹尼尔电池） 丹尼尔对“伏特电堆”进行改良，使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，又称“丹尼尔电池”。此后，又陆续有去极化效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。但是这些电池都存在电压随使用时间延长而下降的问题。

1860年 （-）Zn‖NH4Cl‖MnO2 石墨（+） 法国的雷克兰士发明锌锰湿电池 它的负极是锌和汞的合金棒，而它的正极是以一个多孔的杯子盛装着碾碎的二氧化锰和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作为电流收集器。负极棒和正极杯都被浸在作为电解液的氯化铵溶液中。此系统被称为“湿电池”。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，所以一直到1880年才被改进的“干电池”取代。

改进后的锌锰干电池 1880年 （-）Zn‖NH4Cl‖MnO2 石墨（+） 负极被改进成锌罐（即电池的外壳），电解液变为糊状而非液体，基本上这就是现在我们所熟知的碳锌电池。

美国的爱迪生改良碱性锌锰电池 1914年 （-）Zn‖KOH‖MnO2 石墨（+）

Urry 开发出小型碱性电池 1949年

碱性电池练习 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zn＋2MnO2＋H2O＝Zn（OH）2＋Mn2O3 下列说法错误的是： 　　 （ ） A 电池工作时，锌失去电子 B 电池正极电极反应式为： 2MnO2＋H2O＋2e＝Mn2O3＋2OH C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D 外电路中每通过02 mol电子，锌的质量理论上减 　　小65 g C

银锌钮扣电池 （-）Zn‖KOH‖Ag2O（+）

1860年 （-）Pb‖H2SO4‖PbO2（+） 1859年 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 法国的普朗泰发明铅酸蓄电池 1860年 （-）Pb‖H2SO4‖PbO2（+） 1859年 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

铅蓄电池结构 两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架，正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb。

铅蓄电池充电与放电 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电 充电

(1)放电时：正极的电极反应式是______________________________________； 铅蓄电池练习 铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极是惰性材料，电池总反应式为： Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O (1)放电时：正极的电极反应式是______________________________________； 电解液中H2SO4的浓度将变______；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加_____ g PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O 变小 Pb PbO2 48 (2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按题图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_____、B电极上生成________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。 PbSO4 Pb PbO2 对换

Jungner发明镍镉蓄电池 1899年 （-）Cd‖NaOH‖Ni2O3（+） Cd+Ni2O3+3H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2

Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2 美国的爱迪生发明铁镍蓄电池 1901年 （-）Fe‖KOH‖Ni2O3（+） Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2

科学家又研制出了燃料电池 1960年 （-） H2‖KOH‖O2 （+）

酸性氢氧燃料电池 （-） H2‖H2SO4‖O2 （+）

不同环境下的氢氧燃料电池 中性 2H2-4e- = 4H+ O2+2H2O+4e- = 4OH- 碱性 负极 正极 中性 2H2-4e- = 4H+ O2+2H2O+4e- = 4OH- 碱性 2H2+4OH--4e- = 4H2O 酸性 O2+4H++4e- = 2H2O 总反应 2H2+O2 = 2H2O

燃料电池(Fuel Cell)的特点 燃料电池内发生燃烧反应吗？ 化学能 －> 热能 －> 机械能 －> 电能 燃料在电池中氧化而产生电能燃料和氧化剂不断补充，产物不断排出，两个电极均不参与电池反应，能量转化率高(超过80%)，体积较大、附属设备较多。 其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……

燃料电池分类 固体氧化物燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池 磷酸燃料电池 质子交换膜燃料电池 碱性燃料电池

电池中的反应物进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。 化学电池分类 一次电池 二次电池 燃料电池 电池中的反应物进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。 普通干电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 化学电池 又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生，恢复工作能力，可多次重复使用。 铅蓄电池 锌银蓄电池 镍镉电池 锂离子电池 氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池 是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。

碱性燃料电池

甲醇质子交换膜燃料电池

氢气质子交换膜燃料电池

磷酸燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池

固体氧化物燃料电池

熔融盐燃料电池练习 熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： 负极反应式： 正极反应式： 总反应式：

D．电池的总反应是：2C4H10＋13O2 ＝ 8CO2＋10H2O 氧化物燃料电池练习 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是( 　) A．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极 B．通入丁烷的一极是正极，电极反应为： 2C4H10＋26e-＋13O2-＝4CO2＋5H2O C．通入空气的一极是负极，电极反应为： O2＋4e-＝2O2- D．电池的总反应是：2C4H10＋13O2 ＝ 8CO2＋10H2O

燃料电池书写一般步骤 先明确燃料做负极，氧化剂做正极。 写出正极反应式，判断正极产物能否与电解质溶液共存；如果是碱性O2+2H2O+4e- = 4OH-，如果是酸性O2+4H++4e- = 2H2O。 同理写出负极反应式。 负极反应式书写：先定燃料与氧化产物的系数，再定失电子，利用电荷守恒定其他带电荷的微粒，利用氢元素守恒定水系数，检查氧元素是否守恒。 若已知总反应式，也可相减得到负极反应式。

硼氢化钠燃料电池

直接NaBH4/H2O2燃料电池（DBFC）的结构如右图，有关该电池的说法正确的是 A．电极B材料中包含MnO2层，MnO2可起催化作用 BH4- +8OH――8e－=BO2- +6H2O C．放电过程中，Na+ 从正 极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗 1L 6 mol/LH2O2溶液， 理论上流过电路中的电 子为6NA个

B．正极的电极反应式是：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O C．溶液中阴离子向正极移动 D．溶液中阴离子物质的量基本不变 肼空气燃料电池练习 肼（N2H4）—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。电池总反应为：N2H4＋O2＝N2↑＋2H2O。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是 A．负极的电极反应式是： 　　N2H4＋4OH－－4e－＝4H2O＋N2↑ B．正极的电极反应式是：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O C．溶液中阴离子向正极移动 D．溶液中阴离子物质的量基本不变

爱迪生发明锂电池 Li + MnO2=LiMnO2

A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+ 锂电池练习 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ） A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+ B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+ C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 – D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+ B

锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S

其总反应：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S则该锂电池是用金属 作负极极， 正极反应式为： 负极反应式为： 锂电池练习 锂电池的应用十分广泛，不仅在空间计划中使用，而且作为通讯设备、监视装置、电子器件的支持电源，医疗上作为心脏起搏器电源、高级石英手表等都已使用锂电池。某种锂电池为锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2) 电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中组成。 其总反应：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S则该锂电池是用金属 作负极极， 正极反应式为： 负极反应式为：

磷酸锂铁电池

LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为： 磷酸锂铁电池练习2 LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为： FePO4＋Li LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，电解质为含Li＋的导电固体。下列有关LiFePO4电池说法正确的是 A．可加入硫酸以提高电解质的导电性 B．放电时电池内部Li＋向负极移动 C．充电过程中，电池正极材料的质量增加 D．放电时电池正极反应为： FePO4＋Li＋＋e－＝LiFePO4

磷酸铁锂电池是一种新型锂离子电池，其正极材料为 磷酸锂铁电池练习1 磷酸铁锂电池是一种新型锂离子电池，其正极材料为 LiFePO4，充放电时的变化如下图示，负极充、放电时的变化可简化为：LixC C +xLi++xe-。 下列有关说法正确的是 A．该电池属于二次电池 B．LiFePO4中铁为+2价 C．充电时电池正极的电极反应为： FePO4+Li++e-=LiFePO4 D．放电时，Li+向负极移动

锂空气电池练习 日本产业技术综合研究所最近研发了一种新型的锂空气电池，它既可用作充电电池又可作锂燃料电池。用作燃料电池时，可更换正极的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用，分离出的氢氧化锂可回收锂而循环使用。下列叙述不正确的是 A．放电时负极的电极反应式为： Li－e－ = Li+ B．充电时，阳极的电极反应式为： 2H2O+O2+4e－=4OH― C．充电时，锂极与外电源的 负极相连 D．熔融的氢氧化锂用惰性电极 电解再生时，在阴极可得到金属锂

锰酸锂离子蓄电池练习 锰酸锂离子蓄电池是第二代锂离子动力电池。它的问世使得锂离子动力电池在纯电动汽车与混合动力车等大型蓄电池应用领域占据主导地位。电池反应式为： Li1－xMnO4＋LixC LiMnO4＋C，下列有关说法不正确的是 A．放电时电池的正极反应式为: Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe-＝LiMnO4 B．放电过程中，电极正极材料的 质量减少 C．充电时电池内部Li＋向负极 移动 D．充电时电池上标注有“＋”的 电极应于外接电源的负极相连

我国首创以铝-空气-海水电池 1991年 我国首创以铝-空气-海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中,数分钟后就会发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20～50倍。试推测这种新型电池的负极是　　,电极反应是　　;正极是　　,电极反应是　　 　　。

我国镍氢电池商业化生产 1995年 MH + NiOOH ＝ M + Ni(OH)2

LaNi5H6+6OH－－6e－ ＝ LaNi5+6H2O C．充电时阳极周围c(OH－)增大 D．充电时储氢合金作负极 镍氢电池 我国镍氢电池居世界先进水平，我军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池，常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为零)，电池反应通常表示为LaNi5H6+6NiO(OH)=LaNi5+6Ni(OH)，下列说法正确的是 ( ) A. 放电时储氢合金作正极 B．放电时负极反应： 　 LaNi5H6+6OH－－6e－ ＝ LaNi5+6H2O C．充电时阳极周围c(OH－)增大 D．充电时储氢合金作负极

全钒液流电池

全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为：V3++VO2++H2O VO2++2H++V2++， 全钒液流电池练习 全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为：V3++VO2++H2O 　　VO2++2H++V2++， 下列说法正确的是 A．放电时正极反应为：VO+2+2H++e-=VO2+ +H2O B．放电时每转移2mol电子时，消耗1mol氧化剂 C．放电过程中电子由负极经外电路移向正极，再由正极经电解质溶液移向负极 D．放电过程中，H+由正极移向负极