氧化还原反应与电化学
原电池
通过化学反应(在正负极发生不同的氧化还原反应)使闭合电路中产生电子流,从而产生电流的装置称之为原电池。
原电池的表示:
(-)Zn(s)∣ZnSO4(c1)‖CuSO4(c2)∣Cu(s)(+)
电极电势的测定
标准氢电极
标准氢电极的电极电势为0V。
电极电势的测定
影响电极电势的因素
电极电势的大小,取决于电极的性质,温度、离子浓度、气体分压。
能斯特方程式
在298.15K时,则:
电极电势的应用
判断原电池的正、负极,计算原电池的电动势;
判断氧化剂、还原剂的相对强弱;
计算弱电解质解离常数;
计算难溶电解质溶度积。
氧化还原反应的方向
氧化还原反应方向的规律:
较强的氧化剂+较强的还原剂
较弱的还原剂+较弱的氧化剂
氧化还原反应的限度
氧化还原反应的平衡常数只与标准电动势有关,而与浓度无关。
元素标准电势图及其应用
根据几个相邻电对的已知标准电极电势,求算其他电对的标准电极电势。
判断能否发生歧化反应。
解释元素的氧化还原特性。
实用电池
一次电池:锌锰干电池、Ag-Zn微型电池
二次电池:铅蓄电池、碱性蓄电池
锂离子电池
燃料电池
燃料电池
燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
燃料电池优点
(1)能量转化效率高:他直接将燃料的化学能转化为电能,中间不经过燃烧过程,因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%~60%,而火力发电和核电的效率大约在30%~40%。
(2)有害气体SOx、NOx及噪音排放都很低,CO2排放因能量转换效率高而大幅度降低,无机械振动。
(3)燃料适用范围广。
(4)积木化强:规模及安装地点灵活,燃料电池电站占地面积小,建设周期短,电站功率可根据需要由电池堆组装,十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电,或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。
(5)负荷响应快,运行质量高:燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率,而且电厂离负荷可以很近,从而改善了地区频率偏移和电压波动,降低了现有变电设备和电流载波容量,减少了输变线路投资和线路损失。
燃料电池种类
1:利用天然气的发电系统
2:利用煤炭的发电系统
3:利用氢气的发电系统