化学自习室移动版

一、镍氢电池的应用

民用通讯电源，各种便携式设备电源、电动工具、动力电源等。小型绿色电源，替代镉镍电池。

二、镍氢电池类型及原理

1、高压镍氢电池

(-)Pt,H2çKOH或NaOH çNiOOH(+)

正极活性物质： NiOOH(三价镍的氢氧化物）。

负极活性物质：Pt、Pd等贵金属为催化剂，负极活性物质是电池内预先充入的高压氢气。

电解液： KOH/NaOH

隔膜： 采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布。

负极反应式：

正极反应式：

优点：较高的比能量，循环寿命长，耐过充、过放能力强，以及可以通过氢压来指示电池荷电状态等。

缺点： ①需要贵金属催化剂，电池成本高； ②电池内部氢气压力高，增加了电池密封的难度和壳体材料选择上的限制； ③安全性差。

2、低压镍氢电池

(-)MHçKOH或NaOH çNiOOH(+)

正极活性物质： NiOOH(三价镍的氢氧化物)

负极活性物质： 储氢合金（MH）

电解液： KOH/NaOH

隔膜： 采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布

额定电压： 1.2V 

在电池充放电过程中的电池反应为：

氧化电极上：NiOOH＋H₂O＋e^-== Ni(OH)₂＋OH。 

贮氢电极上：MH十OH－e^- ==  M＋H₂O 

电池总反应：MH + NiOOH ==  M+Ni(OH)，其中，M表示贮氢合金材料。

充电时，正极上的Ni(OH)₂转变为NiOOH，水分子在贮氢合金负极上放电，分解出氢原子吸附在电极表面上，形成吸附态的氢原子。再扩散到贮氢合金内部与贮氢合金发生反应形成金属氢化物。

放电时，NiOOH得到电子转变为Ni(OH)₂，金属氢化物内部的氢原子扩散到表面而形成吸附态的氢原子，再发生电化学反应生成贮氢合金和水。

优点

1 能量密度高，是镍镉电他的1.5倍；

2 电池电压为1.2v—1.3v，与镍镉电池相当；

3 无记忆效应，循环寿命长 ；

4 可大电流放电，承受过充电、过放电能力强 ；

5 无污染，绿色环保电池 。

缺点

1  价格高于镍镉电池，负极材料为稀土合金材料；

2  自放电速度大。

三、在高考习题中应用

例1

【解析】

镍氢电池中主要为KOH作电解液，

放电时，

负极：MH＋OH^－→M＋H₂O＋e^-

正极：NiOOH＋H₂O＋e^-→Ni(OH)₂＋OH^－，

总反应为：MH＋NiOOH=M＋Ni(OH)₂。

充电时，

阴极反应：M＋ H₂O＋e^-=MH＋ OH^－，

阳极反应：Ni(OH)₂＋OH^－= NiOOH＋ H₂O＋e^-，

总反应为：M＋ Ni(OH)₂=MH＋ NiOOH；

以上各式中M为金属合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。

写电极反应式的关键是MH中M化合价是0，H化合价也是0，

A、放电时，正极：NiOOH＋H2O＋E－=Ni(OH)2＋OH－，故A正确；

B、为了防止MH被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为KOH作电解液，故B正确；

C、充电式，负极作阴极，阴极反应为M+H2O+e－=MH+OH－，故C错误；

D、M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故D正确；

例2

（2014年浙江）11． 镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型，NiMH中的M表示储氢金属或合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)₂＋M===NiOOH＋MH。

已知：6NiOOH＋NH₃＋H₂O＋OH^－===6Ni(OH)₂＋NO

下列说法正确的是(　　)

A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H₂O＋e^-===Ni(OH)₂＋OH^－

B．充电过程中OH^－从阳极向阴极迁移

C．充电过程中阴极的电极反应式：H₂O＋M＋e－===MH＋OH^－，H₂O中的H被M还原

D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

答案A

【解析】该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)₂＋M===NiOOH＋MH。其放电时总反应为MH+ NiOOH= M+ Ni(OH)₂；

负极：MH＋OH^－→M＋H₂O＋e^-

正极：NiOOH＋H₂O＋e^-→Ni(OH)₂＋OH^－，

A 放电时正极发生的是得电子的还原反应，A项正确；

充电时阴离子移向阳极，B错项误；

充电时，被还原的是氢元素，生成的H₂被储氢合金M吸收起来，M不参与反应，C项错误；

因为6NiOOH ＋ NH₃ ＋ H₂O＋OH^－===6Ni(OH)₂ ＋ NO，故NiMH电池中不可以同时使用KOH溶液、氨水，D项错误。

例3

例4

常见镍氢电池的某电极材料是储氢合金LaNi₅H₆（LaNi₅H₆中各元素化合价均为零），电池反应通常表示为：LaNi₅＋6Ni(OH)₂==LaNi₅H₆＋6NiO(OH)，下列说法正确的是（　　）

A．放电时，储氢合金作正极

B．放电时，负极反应：LaNi₅H₆＋6OH^－－6e^-=LaNi₅＋6H₂O

C．充电时，阳极周围c(OH^－)增大

D．充电时，储氢合金作阳极

【解析】此电池放电时的反应为LaNi₅H₆＋6NiOH=LaNi₅＋6Ni(OH)₂，正极反应为6NiOOH＋6e^-=6Ni(OH)₂＋6OH^－，负极反应为 L aNi₅H₆－6e^-＋6OH^－=LaNi₅＋6H₂O．由此可见储氢合金是还原剂，作原电池的负极．充电时的总反应为LaNi₅＋6Ni(OH)₂=LaNi₅H₆＋6NiOOH，阳极反应为6Ni(OH)₂＋6OH^－＋6e^-=6NiOOH＋6H₂O，阴极反应为LaNi₅＋6H₂O－6e^-=LaNi₅H₆＋6OH^－。

A、放电时是原电池，依据总反应化学方程式可知，储氢合金做电池的负极，故错误；

B、放电时，负极失电子发生氧化反应，电极反应为：LaNi₅H₆＋6OH^－－6e^-=LaNi₅＋6H₂O，故正确；

C、充电时电解池，阳极电极反应为：6Ni(OH)₂＋6OH^－＋6e^-=6NiOOH＋6H₂O，氢氧根离子浓度减小，故C错误；

D、充电时，储氢合金失电子发生氧化反应，作阴极，故D错误；

故选B．