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《3、化学能转化为电能——电池》公开课PPT课件优质课下载
当前全球燃料电池产业近80%的投资是在美国,其次是日本、德国。近几年我国燃料电池的研究开发取得了很大的进展,在某些领域达到或接近了世界水平。
目前燃料电池主要应用于电动汽车、航天飞机、潜艇、中小规模电站、家用电源等场所。
一、燃料电池的发展历史
同济大学参与研制的燃料电池发动机。它能在14秒内加速到80公里,最高时速达110公里,可连续行驶210公里。
鉴于人们对耗竭现有自然资源的担心,以及愈来愈多的人意识到大量焚烧矿物燃料对环境的破坏,必将促使燃料电池在移动和静态能源的发展。
二、燃料电池的分类及优点
1.燃料电池的分类(按电池所用的电解质分):
?质子交换膜燃料电池(PEMFC)
该类电池工作时,氢离子通过电池内的高分子膜电解质到达正极。
?碱性燃料电池(AFC):电解质常用氢氧化钾溶液,该类电池启动速度快,但电流强度却比质子交换膜燃料电池低。
?酸性燃料电池(PAFC):电解质常用磷酸溶液,正、负极上的反应与质子交换膜燃料电池相同。
?熔融碳酸盐燃料电池:电解质常用熔融的锂钾碳酸盐或锂钠碳酸盐。工作时,需加热使盐熔融(650℃左右),产生碳酸根离子,从正极移向负极。这类燃料电池的效率最高可达60%。
?固态氧化物燃料电池(SOFC):电解质常为掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。 这类燃料电池工作温度比熔融的碳酸盐燃料电池高,一般位于800-1000℃之间。
2.燃料电池优点
(1)发电效率高。由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能,可以避免中间的转换的损失。
(2)污染极少,是保护环境的绿色能源。
(3)可以使用天然气、石油、煤炭、乙醇、沼气等多种燃料,资源广泛。
燃料电池与干电池和蓄电池区别:
干电池与蓄电池,没有反应物质的输入与生成物的排出,所以其寿命有一定限度;而燃料电池可以连续地供给燃料,同时不断排出生成物(水等),因而可以连续地输出电力。
三、电极方程式的书写
观察下图,思考:1.这两种燃料电池的电极材料分别是什么?
2. 通入氢气、氧气 的分别是什么电极?讨论并写出电极反应式。
(碱性)
负极:2H 2+4OH-- 4e- = 4H2O
正极 O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-