蓄电池的工作原理

2024-05-18

蓄电池的工作原理（精选6篇）

篇1：蓄电池的工作原理

放电

蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物硫酸铅。

充电

电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态。

电动车用蓄电池:

高性能

耐震.耐冲击

寿命长

保养容易

极板

充放电时,两极活性物质随着体积的变化而反复膨胀与收缩。

玻璃纤维管式的阳极板

此乃以玻璃纤维制的软管接在铅合金制的栉状格子(蕊金)上，在软管和蕊金间充填铅粉之后，将软管密封，使其发生变化，产生活性化物质，由于活性化物质不会脱落，与电解液接触亦良好,是一种非常好的极板材料。

隔离板

能防止阴、阳极板间产生短路，但不会妨碍两极间离子的流通。

电池外壳

耐酸性强，兼具机械性强度。

电解液

电解液比重以20℃的值为标准，电动车用的蓄电池完全充电时之电解液标准比重为

1.280。

液口栓

液口栓的功能为排出充电时所产生的气体及补充纯水，测定比重。

当蓄电池温度降低，则其容量亦会因以下理由而显著减少。

冬季比夏季的使用时间短。

每日反复充放电以供使用时，则电池寿命将会因放电量的深浅，而受到影响。

根据蓄电池完全放电时的比重及10%放电时的比重，即可推算出蓄电池的放电量。定期性的测定使用后的比重，以避免过度放电。

电池厂家泰科源

篇2：蓄电池的工作原理

今天老师要做一个有趣的家庭小实验，水果电池，用水果真的可以做电池吗？和老师一起走进今天的实验吧。

【视频】实验所需要的材料有：柠檬、铁钉、铜币、导线和发光二极管。在每一块柠檬中插入一枚铜币和一根铁钉，用导线像这样子把它们连接好，最后连上发光二极管，仔细观察，发光二极管亮了。

【ppt】想知道水果电池的原理吗？这节课让我们学习原电池的工作原理。接下来请同学们认真观察下面的演示实验。

【视频】向烧杯中加入稀硫酸，先将锌片插入稀硫酸中，观察到锌片上产生大量气泡，现在我们将铜片插入稀硫酸中，观察到铜片上没有任何现象，这是什么原因呢？这是因为锌的金属活泼性比氢强，铜的金属活泼性比氢弱，所以硫酸中的氢可以被锌置换，而不能被铜置换。用导线将铜片与电流表的正极相连，锌片与电流表的负极相连，观察到锌片上的气泡减少，铜片上有气泡产生，电流表的指针发生了偏转。

实验的装置是一套将化学能转变成电能的装置，我们就把这样的装置叫做原电池。由刚才实验观察到，电流计的指针偏转方向可知，电子由锌电极流出，流向铜极，那么我们就把有电子流出的一极叫做负极，有电子流入的一极叫做正极，显然，锌在这里是负极，铜在这里是正极。

我们再来看他下面的动画，同学们就更清楚它的工作原理了。锌失去电子成为锌离子，被溶解，失去的电子沿导线流向铜电极，溶液中的氢离子被吸引到铜电极得到电子成为氢气，外电路因为电子的定向移动形成电流，从而使灯泡亮了。

同学们看懂了吗？我们再来看一遍，该原电池的锌电极为负极，铜电极为正极，在负级，锌失去了电子成为锌离子进入溶液，失电子的反应叫氧化反应，锌失去的电子沿导线传递给正极，由于铜电极有了外来的电子，它吸引了溶液中的阳离子-氢离子，氢离子在铜的这一极得到电子，生成了氢气，得电子的反应叫还原反应，在外电路中，电子的定向移动形成电流使指针偏转，电子的移动方向与电流的移动方向相反。那么在电池的内部，离子有没有发生移动呢？方向又是怎样的呢？其实在电池的内部，正极消耗了大量的H+，所以溶液中的阳离子移向正极，而负极处生成了大量的Zn2+，所以需要大量的阴离子移向负极。

根据以上的两个电极反应式，该原电池的总反应为，锌和两摩尔氢离子反应，生成一摩尔锌离子和一摩尔氢气。

同学们，学习了有关原电池工作原理的知识，大家知道，水果为什么能做成电池了吗？其实柠檬中的化学物质类似于铜锌原电池中的电解质稀硫酸,而铜币相当于铜片做正极，铁钉相当于锌片做负极。水果中的化学能转变为了电能。

掌握了这些知识点，我们来做一道练习题……

篇3：太阳能电池工作原理及组成

在有光照 (无论是太阳光, 还是其它发光体产生的光照) 情况下, 电池吸收光能, 电池两端出现异号电荷积累, 即产生“光生电压”, 这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应作用下, 太阳能电池两端产生电动势, 将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池, 分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

其原材料有:a) 电池片。采用高效率 (16.5%以上) 的单晶硅太阳能片封装, 保证太阳能电池板发电功率充足;b) 玻璃。采用低铁钢化绒面玻璃 (又称为白玻璃) , 厚度3.2 mm, 在太阳电池光谱响应的波长范围内 (320 nm~1 100 nm) 透光率达91%以上, 对大于1 200nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线辐射而透光率不下降;c) EVA。采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78 mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力;d) TPT。太阳电池背面覆盖物-氟塑料膜为白色, 具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求, 对阳光起反射作用, 并因其具有较高的红外发射率, 还可降低组件的工作温度, 有利于提高组件的效率;e) 边框。采用的铝合金边框具有高强度、抗机械冲击能力强的特点。也是太阳能发电中价值最高的部分。

篇4：原电池工作原理知识

1.原电池：将化学能转化为电能的装置。

2.原电池工作原理（以锌铜原电池为例）：

（1）电极名称和电极反应

原电池中，相对活泼的电极为负极，相对不活泼的金属（或石墨电极）为正极。

上述电池发生的反应为

锌电极（负极）：Zn-2e=Zn？摇铜电极（正极）：2H+2e=H↑

总反应方程式：Zn+2H=Zn+H↑

（2）电子、电流流动方向

电子从原电池负极经导线流向正极，电流在外电路中从原电池的正极到负极。

（3）阴阳离子的迁移

阳离子→正极阴离子→负极

注：“电子不下水，离子不上岸。”

上述过程可表示为右图：

例1 锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置，工作一段时间后，下列说法正确的是（）。

A.锌片是正极，铜片上有气泡产生

B.电流方向是从锌片经导线流向铜片

C.溶液中硫酸的物质的量浓度减小

D.电解质溶液的pH保持不变

解析活泼金属锌为负极；外电路中电流的方向由正极到负极，与电子流动的方向相反；随着H消耗，pH逐渐增大。

答案 C

（4）原电池正、负极判断

特例：Al在碱性溶液中比Mg更易失电子，Al做负极，Mg做正极；Fe、Al在浓硝酸中钝化后比Cu等金属更难失电子，Cu等金属做负极，Fe、Al做正极。

例2 如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，用一根绝缘的细丝吊着铁圈和银圈，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO溶液，片刻后可观察到的现象是（）。

A.铁圈和银圈左右摇摆不定？摇 B.保持平衡

C.铁圈向下倾斜？摇 D.银圈向下倾斜

解析铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO溶液中，构成了原电池。活泼金属铁做负极，失电子生成Fe进入溶液中：Fe-2e=Fe，电子传给了银圈，溶液中的Cu在银圈上得电子生成铜单质：Cu+2e=Cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。

答案 D

（5）原电池的形成条件

①具有能自发进行的氧化还原反应（前提条件）；

②有两种活泼性不同的金属（或金属与石墨）做电极；

③要有电解质溶液（或熔融电解质）；

④形成闭合回路（工作条件）。

例3 如下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是（）。

解析依据构成原电池的四个必要条件分析：A中两电极相同，C中没有构成闭合回路，D中酒精是非电解质，唯有B符合条件。

答案 B

3.原电池电极反应式的书写方法

（1）写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；

（2）根据总反应方程式，从电子得失（或元素化合价升降）的角度将总反应分成氧化反应和还原反应；

（3）氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应；

（4）验证：两电极反应式相加所得式子和总化学反应方程式相同，则书写正确。

4.原电池的主要应用

（1）利用原电池原理设计新型化学电池；

（2）改变化学反应速率，如实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气；

（3）进行金属活动性强弱比较；

（4）电化学保护法，即将金属作为原电池的正极进行保护。如在铁质轮船底部镶嵌锌块。

例4 把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流流向为d→导线→c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b极上发生还原反应。则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为（）。

A.a>b>c>d？摇 B.c>a>b>d？摇？摇 C.a>c>d>b？摇 D.b>d>c>a

解析根据原电池原理可知，作为负极的金属活动性比正极的金属活动性强，电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，据此判断金属的活动性：a>b，c>d，a>c，d>b。

答案 C

例5 某原电池总反应为：Cu+2Fe=Cu+2Fe，下列能实现该反应的原电池是（）。

答案？摇D

5.化学电源

一次电池：用过后不可复原，如常见干电池；

二次电池：充电后能继续使用，如铅蓄电池。

燃料电池（氢氧燃料电池）：

①用酸性电解质时：

总反应方程式：2H+O=2HO

负极：2H-4e=4H？摇？摇正极：O+4H+4e=2HO

②用NaOH等碱性电解质时：

总反应方程式：2H+O=2HO

负极：2H+4OH-4e=4HO？摇？摇正极：O+2HO+4e=4OH

二、典型试题导析

1.如右图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（）。

A.A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸溶液

B.A是Cu、B是Zn、C为稀硫酸溶液

C.A是Fe、B是Ag、C为AgNO溶液

D.A是Ag、B是Fe、C为AgNO溶液

解析该装置为原电池，A极变粗，说明A上有金属析出，即在A极上发生还原反应，A为正极；电解质溶液中应含有易得电子的金属阳离子；B为负极，应是比A极材料更活泼的金属，只有D项符合题意；D中负极（Fe）反应：Fe-2e=Fe，正极（Ag）反应：2Ag+2e=2Ag。

答案 D

2.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H=Fe+H↑，则下列说法正确的是（）。

A.HNO为电解质溶液？摇？摇？摇？摇？摇？摇？摇B.锌可能为原电池正极

C.铁极质量不变？摇？摇？摇？摇？摇？摇D.铜可能为原电池正极

解析由电池反应的离子方程式知，电池的负极为铁，则正极应是比铁更不活泼的金属（B选项错误），在反应中负极不断被消耗（C选项错误），由于反应中放出了氢气并生成了Fe，故知电解质溶液不能是HNO。由上分析可知正确选项为D。

答案 D

3.把适合题意的图像填在横线上（用A、B、C、D表示）。

（1）向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO溶液，产生H的体积V（L）与时间t（min）的关系是。

（2）向过量的两份锌粉a、b中分别加入等量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO溶液，产生H的体积V（L）与时间t（min）的关系是。

（3）将（1）中的CuSO溶液改成NaCl溶液，其他条件不变，则图像是。

解析加入CuSO溶液后，Zn置换出Cu，形成原电池，能够加快反应速率。（1）a中Zn减少，H体积减小，A项正确；（2）中由于HSO定量，产生H的体积一样，B项正确；（3）当把CuSO溶液改成NaCl溶液时，相当于将溶液稀释，反应速率减小，但产生H的体积不变，C项正确。

答案（1）A （2）B （3）C

4.某高一化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下。试根据下表中的实验现象回答下列问题：

（1）实验1、2中Al所做的电极是否相同？

（2）写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。

（3）实验4中Al做正极还是做负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。

（4）解释实验5中电流计指针偏向Al的原因。

（5）根据实验结果总结：在原电池中金属铝做正极还是做负极受到哪些因素的影响？

解析一般情况下，较活泼的金属做原电池的负极，根据实验1、2的结果，自然得出1中Al做正极，2中Al做负极，但在NaOH溶液中Al比Mg活泼，Al做负极，在浓硝酸中由于Al发生钝化，Cu做负极。

答案（1）不同

（2）Al为负极：Al-3e=Al，石墨为正极：2H+2e=H↑，总反应方程式：2Al+6H=2Al+3H↑

（3）Al做负极，因为Al能与NaOH溶液反应而Mg不能，Al+4OH-3e=AlO+2HO

（4）实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Cu为负极

篇5：钠硫电池工作原理及特性

就像江河中奔腾的流水，电流通过电网奔向千家万户时，也会不时掀起“波涛”，冲击用电设备，甚至引起事故。最近，上海科学家成功组装起了一套聪明的电能“蓄水池”，它能像水库蓄洪一样，将过多、过猛的电流储存起来，当电网需要的时候，再帄稳地释放出来。

10月14日，中科院上海硅酸盐研究所与上海电力公司宣布：经过多年攻关，他们成功完成了大容量城网储能钠硫电池的中试研发，并建成了一条2兆瓦的中试生产示范线和一套10千瓦的储能系统示范装置。明年5月，储能电站将出现在世博会上。

在上硅所的嘉定中试园区，记者见到了这条示范线。一个个直径9.4厘米、长53厘米的不锈钢圆筒整齐地竖立在80厘米见方的不锈钢箱子里——这就是用来为电网“蓄洪”的钠硫电池。打开这些不锈钢圆筒，特制的氧化铝陶瓷薄膜将作为正极的硫与作为负极的钠隔开——当电流通过时，钠与硫就会通过化学反应，将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化成电能，释放出去。

项目技术负责人之

一、上硅所研究员刘孙告诉记者，钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异，即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的帄稳运行尤其有用。

太阳能、风能等新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收，再根据电网需求输出。

其实，钠硫电池储能电站更大的作用在于为整个电网“削峰填谷”。众所周知，电网必须按照满足最大用电负荷来修建。2008年，上海最高用电负荷持续小时数只有104.5小时，而为满足这短暂的高峰负荷，却需要投资200亿元。

刘孙为记者算了一笔账：1千瓦功率的储能电池可节省电网投资1.3万元，通过“削峰填谷”，可使每吨标准煤所发的电多利用100度，可带来经济效益480元。预计到2015年，上海电网峰谷差可达16000兆瓦，即使只将20%的“谷电”存储起来，用于高峰时段，其经济效益就超过70亿元——而建设储能电站的投资，仅需20亿元左右。

在研发大容量电力储能系统的同时，科研人员还同步研发了生产线等关键设备100多台，积累了多项专利。目前，他们已建成2兆瓦中试生产线，每月可生产钠硫电池200-250个。“下一步，我们将联合更多企业力量，探索更大规模生产的工艺。”上硅所所地合作处处长夏天然告诉记者，仅上海一地可预见的市场规模就可达400亿元。

在文中关于电池放电机理的描述存在原则错误，不过我想这大概只是记者的失误。由于自己当年曾经投入不少时间在钠硫电池上，自然对此会有些想法。

当年放弃对钠硫电池的研究，主要是因为投入资金的几个协作单位，包括北京大学、北京玻璃研究所和北京电池厂都不愿意继续下去了。但即使他们愿意继续研究，其实也已经不太可能。这是因为虽然当时我们研究的电池功率密度已经比较高，甚至也开过一辆实验车，但其再充电寿命只有30周左右，远远达不到实用要求。况且几个单位的财力拮据，也根本不可能继续支持研究，提供根本改变研究途径的必要条件。

钠硫充电电池的寿命主要取决于两个因素，其一是正极与负极物质的反应导致电介质产生不可逆变化，从而在经过数十周的再充电以后容量和功率会逐渐减小；其二是由于电介质的变质或者其物质结构的破坏，最终在电池内部形成钠和硫的短路而烧毁。

解决这两个问题的中心问题是制造出长寿命的陶瓷固体电介质，比较可靠的方法是在高压下压铸高密度β氧化铝管坯，然后烧制成陶瓷。然而我们当时只能在常压下用注浆方法制备。按照我那会的看法，这种常压注浆会导致晶体的定向排列，对于所烧制的管件成品的强度、耐蚀性和导电性均有不利影响。但配备一台大型超高压制备系统谈何容易？估计就是卖了整个电池厂也未必够用。

从上面的文章和其他材料提供的信息看来，如今电池的再充电寿命问题大概是解决了。不过要想使钠硫电池得到真正的推广，还要解决几个十分重要的问题，在目前网上提供的材料中。我还没有看到足以说明问题答案：安全问题：钠硫电池仅只在达到320度左右的温度，即仅当钠和硫都是处于液态的高温下才能运行。而如果陶瓷电介质一旦破损形成短路，高温的液态钠和硫就会直接接触，发生剧烈的放热反应。这种反应虽然不会产生气体发生爆炸，但会产生高达2000度的高温，相当危险。我在一次连接一组已经加热到300度的钠硫电池时，由于一个电池单体中电介质管破裂，高达2000度的硫化钠烧熔了不锈钢电池壳，火焰冲到3米之高。我因为刚好回头去拿工具，躲过了这两秒钟，从而捡了一条命。

资料上说，钠硫电池的安全问题也已经解决。但我想，除非能在任何情况下将钠和硫完全隔绝，否则是谈不上安全的。作为车用电池，出现这种事故更意味着车毁人亡。因为作为两极的液态钠硫之间只能有用来导电的陶瓷电介质，而不可能以任何其他惰性、绝缘的高强度物质将其完全隔绝，所以解决这个问题很不容易。当初美国福特公司采用了毛细电介质管来避免钠硫的大面积接触，但造价极高，商业推广是不现实的。保温与耗能问题：在高温下运行的另一个问题是保温耗能的问题。钠硫电池在300度下才能启动，用不着进行什么分析就可以想到，这对于将其用作车用电池是一个颠覆性的缺点。用外电源保温当然十分不便，如用自身电力保温，则将大大影响最大行车里程；环境影响与庖电池处置问题：损坏的电池难于处置，这也是钠硫电池的软肋之一。无论在何种情况下损坏，不外需要处理下述几种物质：

1）金属钠：在空气中将立即自行燃烧，生成氧化钠，随后在空气中吸收水分，形成高腐蚀性氢氧化钠。如果遇到大量水，则还会立即引起爆炸。

2）混在导电纤维中的游离硫：如果在高温下，则生成腐蚀性二氧化硫气体，如果在低温下，则需要设法将导电纤维和硫分离，加以回收；

3）硫化钠：具有恶臭和腐蚀性的化合物，需要作为危险庖物处理和处置。如果打算作为资源回收，则需要经过十分复杂的化学工艺和设备；

如果上述问题没有得到根本解决，恐怕钠硫电池作为车用电池大规模上市和应用是不可能的。

但如果如前文所说作为固定的大型储能电池来用，因为保温比较容易、设施远离工作人员，应用条件相对宽松，也许实用的可能性要大一些，不过如果一旦损坏，会危害电网运行、其环境影响，尤其是对大气和人员健康的影响程度比车用也更要大得多，投放市场仍需万分谨慎。

总之，我对于钠硫电池的推广和应用问题，如果还不是完全否定的话，也还是持比较悲观的态度。由于始终没有看到究竟现在钠硫电池的再充电寿命究竟是多少，对于上述问题究竟是如何处理和解决的。我觉得以现在的水帄能不能称之为“成功”，还有待商榷。最好是等等，看看国外推广应用（如果有的话）的后果为好。千万不可急功近利，一哄而上。储能技术促钠硫电池产业发展

智能电网是目前国家电网的重点建设方向，储能技术是智能电网的核心技术之一。而钠硫电池因其容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，非常适合电力储能使用。

7月25日，上海市政府与国家电网公司在沪正式签署《智能电网建设战略合作协议》。上海电气集团公司、上海市电力公司和中科院上海硅酸盐研究所共同签署了《关于推进钠硫电池产业化的合作意向书》。中共中央政治局委员、上海市委书记俞正声出席签约仪式。上海市委副书记、市长韩正，国家电网公司党组书记、总经理刘振亚，中国科学院副院长阴和俊分别致辞。

韩正在致辞时说，发展智能电网等战略性新兴产业，建设坚强智能电网，是加快转变经济发展方式的必然选择，是实施国家能源战略的重要举措。上海将努力成为智能电网功能应用示范基地、关键技术研发基地和主要装备制造基地。上海已将发展智能电网作为高新技术产业化的重要方面，对智能电网应用、研发和产业化给予全面支持。上海将全力配合国家电网公司开展的建设坚强智能电网各项工作，充分依托中国科学院的科技支撑作用，推动上海智能电网在关键技术研发和产业化方面实现突破。

阴和俊指出，中国科学院与上海市人民政府和国家电网公司有着长期的友好合作历史，并已分别签署战略合作协议，开展了良好的合作。面对国家能源安全，中科院积极发挥科技国家队的优势，在多个领域主动部署。在智能电网方面，针对技术和发展涉及领域广泛，需要材料、器件、信息、通讯、控制和管理等多学科参与的特点，中科院发挥多学科的综合优势，前瞻部署并在大容量储能电池与系统、电动汽车、物联网及传感器、半导体照明等领域取得了一些重要成果。加强在智能电网关键技术方面的研发，共同推进我国智能电网建设与技术发展，对于推进我国产业结构调整、加快经济发展方式转变和培育战略新兴产业具有重要意义。

“采用电力储能技术，可以提高电网经济性、安全性和供电可靠性，支持新能源发展。”中科院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰教授告诉记者。

“采用大规模储能装置，可以减少和延缓用于发、输、变、配电设备的投资，提高现有电力设备的利用率和供电可靠性，降低发电煤耗。”中科院上海硅酸盐所能源材料研究中心主任、上海钠硫电池研制基地技术总工程师温兆银研究员介绍说。据了解，中国科学院上海硅酸盐研究所积极响应国家战略，通过与国家电网上海市电力公司先期合作，在上海市科委等部门的支持下，在大容量钠硫储能电池研制方面获得重要突破，成功研制出具有自主知识产权的容量为650Ah的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。据悉，现已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线，800千瓦时的钠硫储能示范电站已成功运行，标志着钠硫储能电池已基本具备产业化条件。在向产业应用的转移阶段，上海电气（集团）总公司参与合作，从研发、生产到应用，三家单位强强联合，集成社会优质资源，创新管理模式，有力地推进了钠硫储能电池向产品化、实用化发展。

阴和俊表示，中科院上海硅酸盐研究所提供技术源头，国家电网上海市电力公司继续发挥应用牵引，上海电气具备强大的制造和生产管理能力，相信“通过三方合作，一定能切实发挥科技对产业的引领与支撑作用，为我国智能电网的发展作出重要贡献”。

据悉，上海将重点发展新能源接入与控制、电力储能、电力电子应用及核心器件、智能变电站系统及智能设备、智能配电网与智能用户端、高温超导、相关的IT通信及软件信息服务业等方面产业和技术。到2012年，上海将力争培育3～5家智能电网行业龙头企业，形成有竞争力的智能电网产业集群，产业规模达到500亿元左右。钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，其比能量高、可大电流、高功率放电。日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调帄、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，截止2007统计，日本年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。

1、基本原理

钠硫电池以钠和硫分别用作阳极和阴极〃Beta-氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。它的电池形式如下：

(一)Na(1)／beta一氧化铝／Na2Sx(1)／C(+)基本的电池反应是：2N a + xS= Na2Sx

2、钠硫电池特性

⑴ 钠硫电池的理论比能量高达760Wh／kg，且没有自放电现象。放电效率几乎可达100％。

⑵ 钠硫电池的基本单元为单体电池，用于储能的单体电池最大容量达到650安时，功率120W 以上。将多个单体电池组合后形成模块。模块的功率通常为数十kW，可直接用于储能。

⑶ 钠硫电池在国外已是发展相对成熟的储能电池。其寿命可以达到使用10～15年。

3、钠硫电池的缺点

• 不能处理部分循环e.g.风能，SOC只能用帄均值计量，所以需要周期性的离线度量；

• 过度充电时很危险；

• 高温350ºC熔解硫和钠，因此需要附加供热设备来维持温度。

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简介及原理

钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，至今才40年左右的历史。电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐，由于硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里，固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷材料，外壳则一般用不锈钢等金属材料。

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特点

钠硫电池具有许多特色之处：一个是比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于100Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍；另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，并瞬时间可放出其3倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100％。当然，事物总是一分为二的，钠硫电池也有不足之处，其工作温度在300-350℃，所以，电池工作时需要一定的加热保温。但采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。

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意义

钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列诱人特点，所以一开始不少国家就首先纷纷致力于发展其作为电动汽车用的动力电池，也曾取得了不少令人鼓舞的成果，但随着时间的推移表明，钠硫电池在移动场合下(如电动汽车)使用条件比较苛刻，无论从使用可提供的空间、电池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性。如日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调帄(即起削峰帄谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(8MW)的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。请教马兰凤老师：钠硫电池充放电时钠离子事怎样通过β-NaAl11O17电解质实行传递的呢？钠硫电池为什么不能过充和过放呢？

相对锂离子电池，钠硫电池的实际能量密度和功率密度也不是很大，而且其安全性差，且成本高，那么用钠硫电池做储能电站的优势在哪里呢？谢谢！

1、Na—S蓄电池作用原理 Na－S电池是当前开发的一种高能蓄电池，它所贮存的能量为常用铅蓄电池的5倍(按相同质量计)，它具有运行无声、无污染、价廉、安全、使用寿命长以及维修费低廉等优点。常用的电池是由一个液体电解质将两个固体电极隔开，而Na－S电池正相反，它是由固体电解质将两个液体电极隔开：一个由Na－β－Al2O3固体电解质做成的中心管，将内室的熔融钠(熔点98℃)和外室的熔融硫(熔点119℃)隔开，并允许Na＋离子通过。整个装置密封于不锈钢容器内，此容器又兼作硫电极的集流器。在电池内部，Na＋离子穿过固体电解质和硫反应从而传递电流。350℃时，Na－S电池的断路电压为2.08 V。已知硫的化学式为S8，在外电路中被还原成多硫离子。

钠硫电池的理论比容量可达760 W?h/kg，实际已达到300 W?h/kg，且充电持续里程长，循环寿命长。

负极的反应物质是熔融的钠在负极腔内，正极的反应物质是熔融的硫在正极腔内。正极和负极之间用α―Al2O3电绝缘体密封。正极腔和负极腔之间有β―NaAl11O17陶瓷管电解质。电解质只能自由传导离子，而对电子是绝缘体。当外电路接通时，负极不断产生钠离子并放出电子，电子通过外电路移向正极，而钠离子通过β―NaAl11O17电解质和正极的反应物质生成钠的硫化物电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解质分解，内部压力过高等问题；过放会导致活性物质的恢复困难

2、钠硫电池作为电化学能源家族中的新成员，它的产生一方面弥补了因能源不足而引发的危机，另一方面，由于它不排放任何有害物质，使用或报庖后也不会对环境造成二次污染，是一种真正意义上的环保型新能源。钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料储量大、能量和功率密度大、充放电效率高、不受场地限制、维护方便等特点。钠硫电池在国外已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通、电力等多个行业，是各种先进二次电池中最具有潜力的一种储能电池。而在我国，钠硫电池的开发和应用则基本上处于空白状态。主要优点钠硫电池可以通过削峰填谷的方式解决日益突出的供电紧张现象；可以节省现有发电能源近乎50%。在未来的15年中，我国电力需求的年增长率预计达到每年5.8~7.2%，2005年电力消耗为2469TWh，到2010年预计达到3000TWh，2020年则将达到5000TWh。与此同时，电力消耗的昼夜峰谷差也在日益扩大，以上海市为例，2006年的最高用电负荷近2000万千瓦，峰谷差高达40%。在低谷电力帄衡时，上海电网内的大型火电机组低谷出力大多要减至最低，小型机组更是需要视情况而日开夜停，为此需要付出巨大的代价。要解决这种电力使用严重不对称而造成的电力紧张现象，利用钠硫电池储能是最有效的途径，它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电、供电中断的情况下提供电能。根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节省全球用于发电的能源近50%；也就是说钠硫储能电站相当于一个巨大的节能器，能够使得现有发电站的资源消耗量减少一半，相应地这些有限的不可再生资源的使用年限可以增加一倍。这无论对于社会还是政府而言，都是一项具有重要意义的能源工程。钠硫电池作为一种先进的储能电池，可以从根本上解决风能太阳能输出电力不稳定的问题；是风能产业推广的重要配套产品。大力发展可再生能源是全球未来电力生产的大方向。目前，我国的可再生能源仅占电力生产总量的0.25%，但到2010年预计将达到8.63%，2020年则将增长到15%~20%。风力发电和太阳能发电是近几年发展和增长最快的两种可再生能源，全球风电装机容量已达25000MW以上；太阳能发电总量已达9100MW。我国近几年风力发电和太阳能发电都增长很快，且发展潜力巨大。由于可再生能源的电力输出随着风、光照等资源的强度同步变化和波动，因此无法直接向电网输出或向用户出售，需要经过稳定后方可和电网安全对接输出。而且，随着社会的发展，对于用电质量的要求日益提高，这也使得储能电池质量的高低直接决定了风能太阳能等可再生能源的应用前景。钠硫电池的长寿命和快速充电等特性使得它成为与风能太阳能等发电方式配套的一种最理想的储能电池。因此，随着风能太阳能产业的不断发展，钠硫电池产业必将迎来一个崭新的发展机遇。钠硫电池的诸多远胜于传统电池的优点使其完全可以取代传统电池而成为潜艇、军用武器等的储能电源，对于国防有着重要的意义。钠硫电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点，因此它便可以在潜艇、军舰等领域取代现有的锂离子电池和铅酸电池，大大提高续航里程、降低维护成本。以U32潜艇为例：该舰现行配置动力电池为2000千瓦时铅酸电池，重量约为160吨，由5万小块电池组成，且潜行时间短。惊人的电池重量占据着艇内的有限空间，潜艇自身负荷增大，不但影响速度、下潜时间，也局限了战备、供给物质的容量。高性能的钠硫动力电池在同等电容量的情况下，重量最多只有25吨，体积也只有它的1/5～1/6。Na/S电池的使用将大大减轻艇的自身载重量，提高体速度和机动性，同时节省出大量的空间，保证艇员的生活供给物品、武器、弹药的储存，大大提高潜艇的作战能力。而其特有的瞬间大电流特点更可以应用到导弹、火箭、大炮等的发射装置上，它能使弹头出膛速度达到每秒3—50公里超高速运行，且性能稳定，可控性好。这样的发射装置不但后坐力小，发射时无烟雾、不喷火及光，也无冲击波和辐射，稳定性好，隐蔽性好，对大气空间也无污染，其成本只是化学燃料的1%—10%。同样该项技术，也可用于航天领域，比如地对空的定向发射等。钠硫电池项目在未来的储能调峰、稳定风能输出、特种领域应用等方面有着极其重要的作用；以上海电网为例作简单估算：截止2005年底，上海电网（含崇明岛、长兴岛）总调装机容量为13368.4MW，其中火力发电机组13344MW，风力发电机组24.4MW。上海年最高负荷19543MW，最低负荷～7799MW（2006年9月11日），但上海6，7，8三个月的月帄均负荷为～85%。那么剩余的功率为，13368.4MW×15%=2005.26MW=2005260KW，每月剩余的电能为：2005260KW×24h×30day=1443787200KWh=14.44亿度。如果将这些电能用钠/硫电池储能系统储存起来，考虑到AC-to-DC及DC-to-AC的转化效率为0.8，上海居民峰谷电价0.3元/KWh，峰时电价1.7元/KWh，则差价为1.4元/KWh。故每月可利用的电能为14.44亿度×0.8=11.552，节约的电费为11.552×1.4=16.17亿元。如果考虑全年仅上海就可以节约40～50亿度电。可想而知，如果将该储能系统应用到北京、应用到全国各主要电网，则每年节约的能源是个底大的数字。建立节约型社会是我国的一项基本国策，节约能源是我国走持续发展道路的必然选择，而能量储存是实施节约能源战略的重要技术措施。大功率钠硫动力电池具有高功率密度、长循环寿命、无自放电现象、100%的库仑效率以及维护简单等突出优点，使得它在大规模能量储存方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。此外，中小型的钠/硫电池储能系统可以与太阳能电池发电站、风能发电站匹配，解决我国老、少、边、穷的不发达地区居民及边防哨所供电质量和供电安全性。同时，中小型的钠/硫电池储能系统还可以用于城市居民小区的应急电源。国外大力（尤其是日本）发展钠硫电池储能除钠硫电池本身的高性能特点外，一个主要的原因是从资源和环境考虑，铅酸电池不仅比能量低，其制造过程和庖旧电池对环境都会造成严重污染，锂离子电池中的Li和Co（目前其正极材料LiCoO2）的地球储量都不丰富（尤其是Co），此外Co有毒性，其制造过程和庖旧电池对环境和人体都有伤害。与此相反，Na和S几乎用之不竭。单质Na和S元素本身对人体是没有毒性，而且庖旧电池中的Na和S几乎可以100%的回收。因此，无论是从发展新型能源、节约能源、环境保护的角度看，还是从可持续发展的战略高度去衡量和思考，我国发展钠硫电池储能系统是完全有必要的，使该项技术转化为生产力已刻不容缓。

3、钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。钠硫电池已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。目前在国外已有100余座钠硫电池储能电站在运行中，涉及工业、商业、交通、电力等多个行业，是各种先进二次电池中最为成熟的一种，也是最具有潜力的一种先进储能电池。

可参考：《钠硫电池及其储能应用》一文作者：温兆银 Wen Zhaoyin

作者单位：中国科学院上海硅酸盐所钠硫电池

简介

钠硫电池作为化学能源家族中的新成员，它的产生一方面弥补了因能源不足而引发的危机，另一方面由于他不排放有害物质，使用获报庖后也不会对环境造成二次污染，是一种真正意义上的环保型新能源。钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料储量大、能量和功率密度大、充放电效率高、不受产地限制、维护方便等特点。钠硫电池在国外已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通电力等多个行业。是各种先进二次电池中最具有潜力的储能电池。而在我国钠硫电池的开发和应用则基本上处于空白状态。

市场前景：

1钠硫电池可以通过削峰填谷的方式解决日益突出的供电紧张现象；可以节省现有发电能源近乎50％.在未来的15年中,我国电力需求的年增长率预计达到每年5.8~7.2％，到2010年预计达到3000TW，2020年则将达到5000TW。与此同时，电力消耗的昼夜谷差也在日益扩大，以上海市为例，2006年的最高用电负荷近2000万千瓦，峰谷差高达40％。在低谷电力帄衡时，上海电网内的大型火电机组低谷出力大多要减至最低，小型机组更是要视情况而日开业停，为止需要付出巨大的代价。

要解决这种电力使用严重不对称而造成的电力紧张现象，利用钠硫电池村储能是最有效的途径。它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电，供电中断的情况下提供电能。

根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节省全球用于发电的能源近50％；也就是说钠硫储能电站相当于一个巨大的节能器，能够使得现有发电站的资源消耗量减少一半，相应地这些有限的不可再生资源的使用年限可以增加一倍。这无论对于会还是府而言，都是一项具有重大意义的能源工程。

2，钠硫电池作为一种先进的储能电池，可以从根本上解决风能太阳能输出电力不稳定的问题；是风能产业推广的重要配套产品。

大力发展可再生能源是全球未来电力生产的大方向。目前，我国的可再生能源仅占电力生产总量的0.25％，但到2010年预计将达到8.63％，2020年则将增长到15％~20％。风力和太阳能发电是近近几年发展和增长最快的两种可再生资源，全球风电装机容量已达25000MW以上，我国近几年风力发电发电都增长很快，且发展潜力巨大。由于可再生能源的电力输出随着风、光照等资源的强度同步变化和波动，因此无法直接向电网输出或向用户出售，需要经过稳定后方可和电网安全对接输出。而且随着会的发展对于电质量的要求日益提高，这也使得储能电池质量的高低直接决定了风能等可再生能源的应用前景。

钠硫电池的长寿命和快速充电等特性使得它成为与风能等发电方式配套的一种最理想的储能电池。因此随着风能产业的不断发展，钠硫电池产业必将迎来一个崭新的发展机遇。

3、钠硫电池的诸多远胜于传统电池的优点使其完全可以取代传统电池而成为潜艇、军用武器等的储能电源，对于国防有着重要的意义。

钠硫电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点，因此它便可以在潜艇、军舰等领域取代现有的锂离子电池和铅酸电池，大大提高续行里程、降低维护成本。

经济效益

钠硫电池项目在未来的储能调峰、稳定风能输出、特种领域应用等方面有着极其重要的作用。以上海电网为例做简单估算：截止2005年底上海电网（含崇明岛、长兴岛）总调装机容量为13368.4MW，其中火力发电机组13344MW，风力发电机组24.4MW。上海年最高负荷19543MW，最低负荷7799MW，考虑峰谷差，每月剩余的电能为14.44亿度。如果将这些电能用钠硫电池储能系统储存起来，考虑到AC-to-DC及DC-to-AC的转化效率为0.8，上海居民峰谷电价0.3元/KWh，峰时电价1.7元/KWh，则差价为1.4元/KWh。故每月可利用的电能为14.44亿度×0.8=11.552，节约的电费为11.552×1.4=16.17亿元。如果考虑全年仅上海就可以节约40~50亿度电。可想而知，如果将该储能系统应用到北京、应用到全国各主要电网，则每年可节约的能源是个底大的数字。

建立节约型会是我国的一项基本国策，节约能源是我国走持续发展道路的必须选择，而能量储存是实施节约能源战略的重要技术措施。大功率钠硫动力电池具有高功率密度、长循环寿命、无自放电现象、100％的库仑效率以及维护简单等突出优点，使得它在大规模能量储存方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。

此外，中小型的钠硫电池储能系统可以与太阳能电池发电站、风能发电站匹配，解决我国老、少、边、穷的不发达地区居民及边防哨所供电质量和供电安全性。同时中小型的钠硫电池储能系统还可以用于城市居民小区的应急电源。

会效率

篇6：蓄电池的工作原理

1.了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式? 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理?

3.理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施? 【自主复习】

一?原电池的工作原理 1.定义

把转化为的装置? 2.构成条件

(1)具有两个不同的电极(金属和金属或金属和非金属)? (2)具有溶液?

(3)形成 (或在溶液中相互接触)? 3.原电池的两极

负极:活泼性的金属,发生反应?

正极:活泼性的金属或导体,发生反应? 4.电极反应式的书写和电荷移动方向 (1)电极反应式的书写

负极: ,电极反应式: 正极: ,电极反应式: 电池反应: (2)电荷、电子移动方向

电子：由极,沿导线流入极

离子：移向正极, 移向负极 5.原电池正负极的判断

在书写原电池的电极反应式时,首先应正确判断原电池的两个电极哪一个是正极,哪一个是负极?常用的判断方法有:

(1)根据电子流动方向判断?在原电池中,电子流出的一极是负极;电子流入的一极是正极?

(2)根据两极材料判断?一般活泼性较强的金属为负极;活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极?

(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断?阳离子向正极移动,阴离子向负极移动?

(4)根据原电池两极发生的变化来判断?负极总是失去电子,发生氧化反应,正极总是得到电子发生还原反应?

(5)根据现象判断?溶解的一极为负极,质量增加或放出气体的一极为正极? 二?发展中的化学电源

1.一次电池(不能充电,不能反复使用) （1）碱性锌锰电池:电解质为KOH

负极:Zn+2OH--2e-==Zn(OH):2MnO--2 正极2+2H2O+2e==2MnO(OH)+2OH 总反应:Zn+2MnO2+2H2O==2MnO(OH)+Zn(OH)2 （2）银一锌纽扣电池

负极：Zn＋2OH－

-2e-＝Zn(OH)2 正极：Ag-－2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O＝Zn(OH)2＋2Ag

2.二次电池(可充电,可多次重复使用) 如铅蓄电池:H2SO4作电解液 (1)放电时:

负极:Pb+SO2--+2--4-2e==PbSO4 正极:PbO2+4H+SO4+2e==PbSO4+2H2O

总反应:Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O

(2)充电反应为电解过程,是放电反应的逆过程

阴极:PbSO-2--+2-4+2e==Pb+SO4 阳极:PbSO4+2H2O-2e==PbO2+4H+SO4

总反应:2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4 3.燃料电池

(1)氢氧燃料电池：（一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2） ①用酸性电解质时:

负极:2H-++-2-4e==4H 正极: O2+4H+4e==2H2O

总反应:2H2+O2==2H2O

②用NaOH等碱性溶液时:

负极:2H----2+4OH-4e==4H2O 正极: O2+2H2O+4e==4OH 总反应:2H2+O2==2H2O ③中性溶液时：

负极: 2H-==4H+ 正极: O--2-4e2+2H2O+4e==4OH

总反应:2H2+O2==2H2O ④固体电解质：（氧化锆-氧化钇）

负极: 2H-+-2-2-4e==4H 正极: O2+4e==2O

总反应:2H2+O2==2H2O

(2)CH4燃料电池:电解质为KOH

负极:CH--8e-==CO2-:2O--4+10OH3+7H2O 正极2+4H2O+8e==8OH

总反应:CH+2OH-==CO2-4+2O23+3H2O (3)CH3OH燃料电池:电解质为KOH

负极:2CH--2-O 正极:3O--3OH+16OH-12e==2CO3+12H22+6H2O+12e==12OH

总反应:2CHOH+3O-2-32+4OH==2CO3+6H2O

（4）乙烷燃料电池：电解质为KOH溶液

负极：2C-→4CO2----2H6 +36OH3+28e+24H2O 正极：7O2+28e+ 14H2O→28OH 总反应：2C2H6 + 8KOH +7O2=4K2CO3 + 10H2O （5）铝C空气C海水电池

电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。

负极：4Al－12e－===4Al3+；正极：3O－－

2+6H2O+12e===12OH 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 三?金属的腐蚀与防护 1.金属的腐蚀

(1)概念：金属与周围的空气或液体物质发生反应而引起损耗的现象? (2)分类

一般分为腐蚀和腐蚀两种? (3)化学腐蚀

金属跟接触到的气体或液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀? (4)电化学腐蚀

①概念: 的金属跟接触时,因为发生反应而引起的腐蚀? ②分类

在金属外面的水膜呈较强酸性时发生析氢腐蚀? 以钢铁为例:

负极(Fe):Fe-2e-==Fe2+

正极(C):2H++2e-==H2↑

b.吸氧腐蚀

在金属外面的水膜酸性很弱或呈碱性或中性,溶解一定量O2时发生吸氧腐蚀? 以钢铁为例:

负极(Fe):2Fe-4e-==2Fe2+

正极(C):O+2H--22O+4e==4OH 总反应:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2

氧化过程:4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 脱水过程:2Fe(OH)3==Fe2O3・nH2O+(3-n)H2O 2.金属的防护

(1)改变金属的内部结构,使其成为防腐蚀金属,如制成不锈钢等?

(2)加防护层,如在金属表面喷油漆?涂油脂?电镀?喷镀或表面钝化等方法? (3)电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法――原电池原理 a.正极(阴极):被保护的金属设备

b.负极(阳极):比被保护的金属活泼的金属 ②外加电流的阴极保护法――电解原理 a.阴极:被保护的金属设备 b.阳极:惰性电极

3. 金属腐蚀快慢的判断方法

(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀? (2)同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率: 强电解质>弱电解质>非电解质?

(3)原电池原理引起的腐蚀速率:两电极金属活动性相差越大,越易腐蚀? (4)对于同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快? 四?原电池原理的应用

1.加快氧化还原反应的速率

例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快? 2.寻求和制造干电池和蓄电池等化学电源? 3.比较金属活动性强弱

例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生?根据现象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性a>b? 4.设计化学电池

例如:以2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2为依据,设计一个原电池?

(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极?电极反应式:

负极:Cu-2e-==Cu2+;正极:2Fe3++2e-==2Fe2+

例1 (・广东理综)铜锌原电池(如下图)工作时,下列叙述正确的.是( )

A.正极反应为:Zn-2e-==Zn2+

B.电池反应为:Zn+Cu2+==Zn2+

+Cu C.在外电路中,电子从负极流向正极例2 某固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质,其中O2-可以在其内部自由通过?其工作原理如图所示,下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是

A.电极b为电池负极,电极反应式为O-==2O2-2+4e B.固体氧化物的作用是让电子在电池内通过

C.若H作为燃料气,则接触面上发生的反应为H--+

22+2OH-4e==2H+H2O

D.若CC2--2-2H4作为燃料气,则接触面上发生的反应为2H4+8O-12e==2CO3+2H2O 例3 (2010・新课标全国理综)根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是

A.2Ag(s)+Cd2+(aq)==2Ag+

(aq)+Cd(s)

B.Co2+(aq)+Cd(s)==Co(s)+Cd2+

(aq)

C.2Ag+(aq)+Cd(s)==2Ag(s)+Cd2+

(aq)

D.2Ag+(aq)+Co(s)==2Ag(s)+Co2+

(aq)

例4、钢铁生锈过程发生如下反应:①2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O?下列说法正确的是( )

A.反应①?②中电子转移数目相等 B.反应①中氧化剂是氧气和水

C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀

例5铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂?印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等? (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式

___________________________________________________?

(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正?负极,并写出电极反应式? 正极反应________________________,负极反应_____________________________

例6 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压?高铁电池的总反应为:

3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 下列叙述不正确的是( )

A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-==Zn(OH)2

B.充电时阳极反应为:Fe(OH)--2-3-3e+5OH==FeO4+4H2O

C.放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强例7、阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2==2H2O，电解液为KOH，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，下列叙述正确的是（） A、此电池能发出蓝色火焰 B、H2为正极，O2为负极

C、工作时，电解液的pH不断减小

D、电极反应为：负极2 H2+4 OH--4e-==4 H2O 正极O2+2H2O+4e-==4 OH-

1、.(2010・长春市调研)用铜片?银片?Cu(NO3)2溶液?AgNO3溶液?导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池(如图)?以下有关该原电池的叙述中正确的是(

)

①在外电路中,电子由铜电极流向银电极

②正极反应为:Ag++e-==Ag

③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.①② B.①②④ C.②③ D.①③④

2、.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极?下列说法正确的是( )

A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e-==4OH- B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH--3e-==Al(OH)3

C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极

3、.分析如图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是(

)

A.①②中Mg作为负极,③④中Fe作为负极 B.②中Mg作为正极,电极反应式为6H2O+6e-==6OH-+3H2↑ C.③中Fe作为负极,电极反应式为Fe-2e-==Fe2+ D.④中Cu作为正极,电极反应式为2H++2e-==H2↑ 4、把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池．A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡； B、D相连时，D极发生氧化反应．这四种金属的活动顺序是 A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞D＞B C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A

5、(2010・安徽理综)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构如图,电池

A.电子通过外电路从b极流向a极

B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-==4OH- C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2 D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极

6、一种燃料电池中发生的化学反应为;在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳?该电池负极发生的反应是( )

A.CH(g)-2e-==H+

3OH(g)+O22O(l)+CO2(g)+2H(aq)

B.O+

2(g)+4H(aq)+4e-==2H2O(l)

C.CHOH(g)+H+

32O(l)-6e-==CO2(g)+6H(aq) D.O2(g)+2H2O(l)+4e-==4OH-

7、某固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质,其中O2-可以在其内部自由通过?其工作原理如图所示,下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是( )

A.电极b为电池负极,电极反应式为O2-