发展中的化学电源课件

发展中的化学电源生物学家在解剖青蛙大腿的时候，发现金属刀一碰伤青蛙的大腿，青蛙就会发生颤抖，请同学们展开联想，推测可能的原因？物理学家付打恰在观察，受到启发，他认为一定是青蛙腿中的组织液含有电解质溶液，金属刀在切割的时候产生了电流。于是他用锌、铜做电极，稀硫酸作电解质溶液，制成了世界上的第一个电池。有一位化学家在伏打电池中加入淀粉，制成了我们现在使用的电池的祖先化学电源一、干电池特点：内部的氧化还原反应不可逆（1）锌锰干电池负极：锌片（锌皮）正极：MnO2、石墨棒（碳棒）电解质：NH4Cl、ZnCl2、淀粉电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+正极：MnO2+2NH4++2e-→Mn2O3+2NH3↑+H2O总反应：Zn+MnO2+2NH4+→Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2（2）纽扣式电池负极：Zn（汞齐）正极：HgO、碳粉电解质：饱和ZnO、KOH糊状物电极反应负极：Zn(汞齐)+2OH-→ZnO+H2O+2e-正极：HgO+H2O+2e-→Hg+2OH-总反应：Zn(汞齐)+HgO→ZnO+Hg碱性锌锰电池：Zn│ZnCl2、KOH│MnO2，CZn+2MnO2+2H2O+2OH-→Zn(OH)2-4+2MnO(OH)二、充电电池（二次电池）(1)铅蓄电池铅蓄电池的放电过程：负极：Pb+SO42-===PbSO4+2e-正极：PbO2+SO42-+4H++2e-==PbSO4+2H2O电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+===2PbSO4+2H2O铅蓄电池的充电过程：阴极：PbSO4+2e-＝Pb+SO42-阳极：PbSO4+2H2O＝PbO2+SO42-+4H++2e-电池总反应：2PbSO4+2H2O＝Pb+PbO2+2SO42-+4H+放电充电2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4充电、放电反应可写为：铅蓄电池的性能和用途：铅酸性蓄电池的电动势2.1V，可逆性好，稳定，放电电流大，价廉，笨重。常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以用变电站的备用电源。(2)碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池）Cd—Ni电池Cd│KOH(20%)│NiO(OH)电池反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2电池反应：Fe+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Fe(OH)2（3）金属氢化物镍电池（MH——Ni电池）负极：储氢合金（金属氢化物），如：LaNi2.5Co2.5正极：Ni电解质：KOH4）镍氢电池（高压镍氢电池）正极：Ni电极NiO（OH）+H2O+e-==Ni(OH)2+OH-负极：氢电极1/2H2+OH-==H2O+e-总反应：1/2H2+NiO(OH)==Ni(OH)2电解质：KOH5)锂电池Li—MnO2非水电解质电池：负极——片状金属Li正极——MnO2电解质——LiClO4+混合有机溶剂隔膜——聚丙烯电池反应：负极Li=Li++e-正极MnO2+Li++e-=LiMnO2总反应Li+MnO2=LiMnO2三、新型燃料电池氢氧燃料电池还原剂（燃料）：H2CH3OHCH4——负极氧化剂：O2空气——正极电极材料：多孔碳、多孔镍，PtPdAg等贵金属（催化剂）电解质：碱性、酸性、固体电解质、高分子等负极（燃料极）——多孔碳或多孔镍（吸附H2）正极（空气极）——多孔性银或碳电极（吸附O2）电解液——30%KOH溶液，置于正负极之间。电池符号：（C）Ni│H2│KOH(30%)│O2│Ag(C)电池反应：负极2H2+4OH-=4H2O+4e-（氧化）正极O2+2H2O+4e-=4OH-（还原）总反应2H2+O2=2H2O碱性氢—氧燃料电池碱性氢—氧燃料电池结构废旧电池的危害：水俣病–1950年代日本九州水俣市及其附近地区，氮肥厂排出的含汞废水污染海水，汞受水底微生物作用而转化为甲基汞。水俣湾附近渔村陆续出现神经系统疾病患者，1956年报道的首批病人，主要症状为肢端麻木、感觉障碍、视野缩小。以后在患者中陆续发现上肢震颤、共济失调、发音困难、视力和听力障碍、智力低下、精神失常等临床所见。经过调查证实该病是长期食用被甲基汞污染的鱼类和贝类所致的甲基汞中毒，并定名为水俣病。据报道70年代日本正式确定为水俣病的病人达784名，有103名已死亡，另外尚有约3000名属可疑病人。甲基汞可通过胎盘进入胎儿体内致先天性水俣病。也可通过母乳进入婴儿体内。痛痛病1955年，在日本神通川沿岸的一些地区出现了一种怪病，开始时人们只是在劳动之后感到腰、背、膝等关节处疼痛。休息或洗澡后可以好转。可是如此几年之后疼痛遍及全身，人的正常活动受到限制，就是大喘气时都感到疼痛难忍。人的骨骼软化，身体萎缩，骨骼出现严重畸形，严重时，一些轻微的活动或咳嗽都可以造成骨折。最后，病人饭不能吃、水不能喝，卧床不起，呼吸困难，病态十分凄惨，终于在极度疼痛中死去。这种怪病的发生和蔓延，引起人们的极度恐慌，但是谁也不知道这是什么病，只能根据病人不断地呼喊“痛啊，痛啊！”而称其为痛痛病。原来在日本明治初期，三井金属矿业公司在神通川上游发现了一个铅锌矿，于是在那里建了一个铅锌矿厂。在铅锌矿石中还含有一种叫做镉的金属，化学符号是Cd。镉进入人体后，主要蓄积于肾脏，对肾脏造成损害，抑制维生素D的活性。维生素D是人体不可缺少的营养素，缺乏维生素D会妨碍钙、磷在人体骨质中的正常沉着和储存，最后导致骨软化。这个工厂在洗矿石时，将含有镉的大量废水直接排入神通川，使河水遭到严重的污染。河两岸的稻田用这种被污染的河水灌溉，有毒的镉经过生物的富集作用，使产出的稻米含水量镉量很高。人们长年吃这种被镉污染的大米，喝被镉污染的神通川水，久而久之，就造成了慢性镉中毒，痛痛病实际就是典型的慢性镉中毒。