热力学

电解质溶液( 离子学 )

m

m

平衡 动态

c

c

i

Ui

F

titi

i , I

D-H 理论 D-H-O

( 宏观 ) ( 微观 )

静电学统计力学

vi

Pb2+

PbSO4

-2e

e e

Pb2+

PbSO4

+2e

Pb PbO2

H2O

H+

SO4=SO4

=

H+

硫酸

11-10 11-10 化学能与电能化学能与电能

化学能转化为热能和电能的二个不同的途径

(1) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)

自发反应放热

（ 2 ） (-) 阳极 2H2 + 4OH- - 4e 4H2O

(+) 阴极 O2 + 2H2O + 4e 4OH-

2H2 + O2 2H2O自发反应输出电能

热机效率 = -W / -Q

对于卡诺循环 (Carnot cycle)=(T2-T2) / T2

H

ST

H

G

1电化学装置效率

热机效率(600 K - 300 K) / 600 K 100% = 50%

H2O(g) 的 rG = -229 KJ mol-1

rH = -242 KJ mol-1

氢氧燃料电池效率

(229 / 242 ) 100% = 94.6%

Hydrogen-Oxygen Fuel Cell

热机效率 = -W / -Q

H

ST

H

G

1电化学装置效率

Ostwald(1894 年 ) 首次指出电化学燃料电池须取代热机

化学能与电能化学能与电能

)'( WVPQWQU

电化学体系的可逆反应 , 恒压 ( 温 ) 下)'( RR WVPQU

RR QWVPU '

RRRr WSTWQH ''

STGHr

RPTr WG ',,

由化学热力学讨论转换的定量关系

膨胀功之外最大可逆,, WG PTr

可逆电池的最大电功

QEdQ

0

)( 库仑伏特EQ

FEznG PTr ,令反应进度 =1 mol 时

电化学热力学 桥

)(标准态oomr FEzG

zGmr FE (J mol-1)

非自发平衡自发

0

0

FEzGr

电化学热力学 桥

丹尼尔电池

(1836 年 )

CuaZnaCuZnZnCu

)1()1( 22

22

1)98.6421.147( molKJ119.212 molKJ

][][ 22 CuGZnGG of

of

or

)96500(2

21219(1

1

molC

molJ

VCJ 10.110.1 1

zF

GE

oro

为可逆电池标准电动势的极限值为可逆电池标准电动势的极限值

Pb2+

PbSO4

-2e

e e

Pb2+

PbSO4

+2e

Pb PbO2

H2O

H+

SO4=SO4

=

H+

硫酸

电池标志规则

电池标志规则

1. 从左至右书写 , 负极（阳极 : 氧化 ) 、正极 ( 阴极 :

还原 )

2. 用 | ， ， || 区分两相界面

3. 标明各相状态组成

4. 遵守物理和电量平衡

)(,|)(),(),(|)( 24424 PbPbOsPbSOaSOHsPbSOPb一

)(|)(),(|)(,)( 2 AgsAgClaHClPHPt o