《hhaann电化学基础》课件.ppt

*****************导言电化学的重要性电化学在科学技术中占有重要地位，它是化学、物理学、生物学等多个学科交叉融合的领域。电化学的广泛应用电化学原理广泛应用于电池、燃料电池、电解等领域，对推动社会发展和科技进步至关重要。学习电化学的意义学习电化学能够帮助我们深入了解物质的电化学性质，并为我们解决实际问题提供理论基础。什么是电化学电化学是研究化学物质与电子之间的相互作用。它涉及电子转移和电荷移动，以及由此产生的化学反应。电化学与许多科学领域息息相关，包括化学、物理、生物学和材料科学。电化学现象广泛存在于自然界中，例如电池、电解池、腐蚀和生物电现象等。这些现象都与化学物质和电荷之间的相互作用有关。电化学的发展历程1早期公元前1世纪，人们开始使用电解法镀金。18世纪，意大利物理学家亚历山德罗·伏打发明了伏打电池，标志着电化学研究的开端。219世纪英国化学家迈克尔·法拉第发现电解定律，为电化学发展奠定了理论基础。德国科学家威廉·奥斯特发现电流磁效应，为电磁学的发展做出了重要贡献。320世纪电化学研究进入快速发展时期，在电池、电解、腐蚀等方面取得重大进展。20世纪80年代，锂离子电池的诞生，为现代社会带来了巨大改变。电池的工作原理化学反应电池内部发生化学反应，将化学能转化为电能。电子流动电子从负极移动到正极，形成电流。正负极电池包含两个电极，即正极和负极，它们分别进行氧化反应和还原反应。电解质电解质是连接正负极的导电物质，允许离子通过，维持化学反应进行。电池的基本参数电压电池在电路中输出的电势差，单位为伏特(V)。容量电池在完全放电之前能够提供的电量，单位为安培小时(Ah)或毫安培小时(mAh)。电流电池在放电过程中流经电路的电流强度，单位为安培(A)或毫安培(mA)。内阻电池内部阻碍电流流动的阻力，单位为欧姆(Ω)。电池的分类一次电池一次电池也称为干电池，只能放电一次，放电后不能充电，常见的如锌锰电池、碱性锌锰电池等。二次电池二次电池也称为蓄电池，可以反复充电和放电，常见的如铅酸电池、锂离子电池等。燃料电池燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，常见的如氢燃料电池、甲醇燃料电池等。碱性电池碱性电池使用氢氧化钾或氢氧化钠作为电解液，具有较高的能量密度和使用寿命。常见的碱性电池包括AA、AAA和9V等规格，广泛应用于各种电子设备。锌锰电池锌锰电池锌锰电池是一种常见的电池类型，使用锌作为负极，二氧化锰作为正极，电解质为氯化铵或氢氧化钾溶液。主要组成部分锌锰电池通常包含一个碳棒，用于收集电流，以及一个锌外壳，作为负极。工作原理当电池放电时，锌负极氧化，释放电子，电子通过外电路到达正极，二氧化锰还原，最终生成氧化锌和锰氧化物。碱性锌锰电池的特点高能量密度碱性锌锰电池具有高能量密度，这意味着它们可以存储大量的能量在给定的体积或重量内。这使得它们成为便携式电子设备的理想选择。较长的使用寿命与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池具有更长的使用寿命，这主要归因于碱性电解质的使用。镉镍电池镉镍电池是一种二次电池，也称为充电电池，它以氢氧化镉作为正极材料，以氢氧化镍作为负极材料，并使用氢氧化钾水溶液作为电解液。镉镍电池具有较高的能量密度和循环寿命，广泛应用于各种电子设备，例如手持设备、电动工具和电动汽车等。铅酸电池铅酸电池是应用最广泛的一种蓄电池。它具有价格低廉、工作电压稳定、制造工艺成熟、循环寿命长等优点。铅酸电池的缺点是能量密度低、重量大、体积大，环境污染较严重，使用寿命有限。锂离子电池锂离子电池是一种二次电池，它利用锂离子在正极和负极之间移动来实现能量存储和释放。锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命和环保等优点，广泛应用于电子设备、电动汽车和储能系统等领域。锂离子电池的电化学反应过程涉及锂离子在正极和负极材料之间迁移，以及电子在外部电路中流动。在充电过程中，锂离子从正极脱出并嵌入负极材料中；在放电过程中，锂离子从负极脱出并嵌入正极材料中。燃料电池燃料电池汽车氢气与氧气在燃料电池中发生反应，产生电力驱动汽车。燃料电池发电站利用燃料电池技术，可以实现高效、清洁的能源生产。便携式燃料电池体积小巧的燃料电池可以为手机、笔记本电脑等电子设备提供电力。电解池的工作原理1电解质溶液提供离子导电2直流电源提供电能3电极发生氧化还原反应4电解池完成电解过程电解池是将电能转化为化学能的装置。电解质溶液提供离子导电，直流电源提供电能，电极发生氧化还原反应，最终实现电解过程。电解池在工业生产中应用广泛，