化学自习室移动版

衡量电池优劣的指标

比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号(W·H)/kg ，(W·H)/L

比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号W/kg ，W/L

储存时间：电池的可储存时间的长短

质量轻、体积小而输出电能多、功率大、 储存时间长的电池，更适合使用者的需要。

能量密度即比能量、功率密度即比密度

能量密度(KWH/kg或KWH/L)指的是的单位重量或体积的电池所储存的能量是多少，

1WH等于3600焦耳(J)的能量。能量密度即比能量。

功率密度(KW/kg或KW/L)指的是单位重量或的电池在放电时可以以何种速率进行能量输出。

两者据P=W/T转换，会算比能量，就能算比功率。功率密度即比密度

例: [2013高考新课标Ⅰ2]

二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 KW·H·kg^－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生______个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E = ______(列式计算。能量密度=电池输出电能／燃料质量，LKW·H = 3.6×10⁶J)。

解：酸性电解质，二氧化碳不被电解质吸收，二甲醚直接燃料电池的负极发生氧化反应，反应为：CH₃OCH₃＋3H₂O－12e^-=2CO₂＋12H^＋，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的电量；

设二甲醚为1kg，则1kg 二甲醚的物质的量n=1000/46mol，可以产生的1000/46×12×6.02 ×10²³个电子的电量；

一个电子的电量是1.602×10^－19C

1kg 二甲醚输出的电能：W=UQ=1.2×1000/46×12×6.02 ×10²³×1.602×10^－19J= 3.02×10⁷J

电池能量密度:E=3.02×10⁷/3.6×10⁶KW·H = 8.39 Kw·H

即二甲醚直接燃料电池能量密度E =8.39 KW·H·kg^－1

[变式练习]已知甲醇直接燃料电池能量密度为5.93 KW·H·kg^－1。甲醇直接燃料电池的理论输出电压是多少？

解：若电解质为酸性，甲醇直接燃料电池的负极反应为CH₃OH＋H₂O－6e^-=CO₂＋6H^＋，

一个甲醇分子经过电化学氧化，可以产生6个电子的电量；

1kg 甲醇的物质的量n=1000/32mol，可以产生的1000/32×6×6.02 ×10²³个电子的电量；

而一个电子的电量是1.602×10^－19C

故1kg 二甲醚输出的电能

W=UQ=U×1000/32×6×6.02 ×10²³×1.602×10^－19C=1.808×10⁷UC=1.808×10⁷/3.6×10⁶U K·H·V^－1=5.02U KW·H·V^－1

故　E =5.93 Kw·H·kg^－1=5.02U KW·H kg^－1·V^－1

即　U=1.18V

若电解质为碱性，甲醇直接燃料电池的负极反应为

CH₃OH＋8OH^－－6e^-=CO₃^2－＋6H₂O，理论输出电压是1.18V