第2课时 化学电源
一、常见的化学电源
1.锌锰干电池
(1)结构
锌锰干电池是以锌筒为负极,石墨棒为正极,在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质。
(2)原理
锌锰电池是一次性电池,放电之后不能充电,内部的氧化还原反应是不可逆的。
(3)电极反应
负极发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+,正极发生的电极反应为2MnO2+2NH+4+2e-===Mn2O3+2NH3↑+H2O。
(4)缺陷与改进措施
锌锰干电池电量小,而且在放电过程中容易发生气涨或漏液,会导致电器设备的腐蚀。
改进措施:①在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池;②将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH,并在构造上进行改进,制成碱性锌锰电池。
2.充电电池
(1)充电电池又称二次电池。其能量的转化关系是化学能放电充电电能。
(2)常见的充电电池
①铅蓄电池
常作汽车电瓶,电压稳定,使用方便安全。负极材料是Pb,正极材料是PbO2,电解质溶液是硫酸溶液。
②镍镉电池
以Cd为负极,NiO(OH)为正极,以KOH为电解质,寿命比铅蓄电池长,但镉是致癌物质,废弃的镍镉电池如不回收,会严重污染环境。
③碱金属中的Li是最轻的金属,活动性极强,是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3.燃料电池
(1)燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化、还原反应,将化学能直接转化为电能的装置。
(2)燃料电池与火力发电相比,其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部,而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下:
负极:2H2+4OH--4e-===4H2O(氧化反应);
正极:O2+2H2O+4e-===4OH-(还原反应);