4.1.3绿色清洁氢能源 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

高中化学人民教育出版社选择性必修1 第四章 化学反应与电能 第一节 《原电池》 （第三课时） 清洁绿色氢能源 —原电池 第三课时 《 缺点：单位质量输出的电 能 少（比能量低） 废弃电池污染环境 缺点：有机电解液易燃易爆， 电池安全性能低 面临资源枯竭 创 设 情 境 引 出 课 题 缺点： 不可重复使用 创 设 情 境 引 出 课 题 《 【任务卡片】 1.制取氢气、氧气 2.设计实验 【 试 剂 仪 器 】 0.5mol/L、 1mol/LNa2SO4溶液、铅蓄电池、U 型管 石墨棒、导线、电流传感器 音乐卡 设计实验， 验证猜想 任 务 二 探 秘 燃 料 电 池 实现一个相当于燃烧反应的电 池反应---燃料电池 任 务 一 寻 找 绿 色 环 保 大 容 量 电 池 《 原电池 电池的构 成条件 电池的原 理 电池的装 置 寻找理想的的氧化还原反应 寻找理想的电极与电解质 极 音乐卡响了 吸附的氢气、氧气量多， 提供的电流大 音乐卡响了时间较短 吸附的氢气、氧气量少， 提供的电流小 15cm石墨电 5cm石墨电 任 务 二 探 秘 燃 料 电 池 VS 极 《 任 务 二 探 秘 燃 料 电 池 【改进实验】 8 判断电解质与反应物是否共存 写出电极反应式基本框架 判定正负极电极反应 依据三大守恒配平方程式 构 建 电 极 反 应 方 程 式 书 写 模 型 设1 想环境 定物 再守恒 9 问题： 在汽车中该如何设计这款氢氧燃料电池呢？ 方案一：在汽车中加一个储氢瓶和储氧瓶。 方案二：在汽车内部加入能产生氢气的装置。 问题：在汽车中，氢气和氧气通过什么样的方法获得？ 方案一：电解水 方案二： 金属和稀硫酸 问题： 在汽车中该如何改进这款氢氧燃料电池呢？ 方案一：保证装置的密封性 方案二：电极和反应物的接触面积 电极间距离 任 务 三 设 计 原 电 池 让 小 汽 车 跑 起 来 在考虑汽车载重、安全、造价、装置简约性等因素，用什么方法更好？ 任 务 三 设 计 原 电 池 让 小 汽 车 跑 起 来 燃料汽车 11 性能飞跃，成本降低，耐久性提高 全氟磺酸质子交换膜问世 应用于航 天领域 任 务 四 揭 秘 电 动 车 用 氢 氧 燃 料 电 池 1930 1950 1980 1990 2000 2010 2015 2020 15KW燃料 电池 最早的燃料 电池5KW 以丰田、本田、现代为 代表的燃料电池乘用车 实现量产 以丰田Mirai推出里程 700k燃料电池 航空航 海领域 高压储氢 瓶技术推 动续航里程 电池的研发 科学家提出 燃料电池想法 新型电池 实验阶段 军用阶段 民用阶段 1960 1830 0 添加标题 第四代氢 质子 交化换 第 一 代燃料电池（ AFC P AFC ） 第 二 代 熔 融 碳 酸 盐 燃 料 第三代固体氧化物燃 膜燃料电池 电 池（ M C F C ) 料电 池 (SOF C) ( PE MFC) 任 务 四 揭 秘 电 动 车 用 氢 氧 燃 料 电 池 反应物 离子导体 负极：H2 正极：O2 (多孔碳电极) KOH/H3 PO4 第一代碱性/酸性燃料电池（AFC/PAFC) 负极： 2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 电解质：H3 PO4 电解质：KOH 电极反应： 负极： 2H2 +2 CO32- - 4e- ＝2CO2 +2H2O 正极: O2+ 2CO2 + 4e- ＝ 2CO32- 优点：运行温度为650℃左右。主要用于发电厂，燃料灵活、其热电联产效率可以达到 80%以上。 缺点：高温损坏电池零件、启动时间长