师：同学们好，今天我和大家分享的课程是化学电源第二课时。上一课时，我们学习了几种一次电池的结构和工作原理，还介绍了二次电池铅蓄电池的结构和工作原理。本节课，我们先继续认识几种二次电池。
首先，我们来认识镍镉电池。这是常见的镍镉电池，它是最早应用于手机的电池种类。镍镉电池的负极材料是镉，正极材料是氢氧化镍，电解质一般是氢氧化钾。放电时，镉和氢氧化氧镍、水反应生成氢氧化镍和氢氧化镉；充电时，氢氧化镍和氢氧化镉在通电条件下生成镉、氢氧化氧镉和水。请同学们根据放电时的总反应，写出放电过程中负极和正极的电极反应式。
生：放电时，负极上镉失去电子，结合氢氧根生成氢氧化镉；正极上氢氧化氧镍得到电子，消耗水生成氢氧化镍和氢氧根。
师：非常好。镍镉电池有很多优点，比如它可重复充放电500次以上，很经济；内阻小，可供大电流放电；采用完全密封式，不会有电解液漏出，也不用补充电解液。但是，它也有很大的缺点，就是具有记忆效应。所谓记忆效应，就是电池在充电前，电量没有完全耗尽，久而久之会引起电池容量降低，大大缩短电池寿命。而且，镉有毒，会污染环境，不利于生态环境的保护。为了克服这些缺点，镍氢电池应运而生。这是各种类型的镍氢电池，下面我们简单介绍一下镍氢电池的工作原理。
这是镍氢电池的结构示意图，它的负极活性物质是金属氢化物，也称为储氢合金，正极活性物质为氢氧化镍，电解质溶液为碱性电解液，一般为氢氧化钾。图中虚线表示放电过程中的变化，实线表示充电时的变化。放电时，负极上储氢合金失去电子，释放出氢离子，氢离子和氢氧根结合生成水，电子经过外电路流入电池正极，正极上氢氧化氧镍得到电子，消耗水生成氢氧化镍和氢氧根。充电时的变化与放电时相反。
镍氢电池具有无污染、比能量高、功率大、可快速充电、耐用等优异特性，常见于玩具车、遥控器、鼠标等家用电器，是20世纪90年代发展起来的一种新型绿色电池，也是我国新能源汽车的主流电池。不过，从技术上讲，锂离子电池具有更高的能量密度、更大的放电功率，且自放电小、寿命长、成本低，因此，锂离子电池被认为是未来汽车动力电池的发展方向。
下面我们来认识锂离子电池。这是各种类型的锂离子电池，我们简单介绍一下锂离子电池的工作原理。这是锂离子电池的结构示意图，锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂化合物为正极，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返地嵌入和脱嵌。充电时，锂离子从正极材料中脱嵌出来，经过电解质嵌入负极；放电时则相反。同学们看结构示意图，蓝色线条表示充电时的变化，红色表示放电时的变化。我们可以看到，充电时锂离子从正极材料中脱嵌出来，经过电解质嵌入到负极材料；放电时，锂离子又从负极材料中脱嵌出来，嵌入正极材料。锂离子电池的充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌过程，在这个过程中，同时伴随着与锂离子等量的电子的嵌入和脱嵌。
这是几种常见的二次电池。随着人类能源和环境问题日益严峻，积极发展高效、无污染的能源成为迫切课题。燃料电池作为21世纪的绿色能源，其高效无污染的特性是其他发电方式无法比拟的。下面我们就来介绍燃料电池。
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池，有很多优点，比如污染小、噪音低，燃料来源广、能量转化效率高等等，有着广泛的应用，既可应用于军事、航空、航天、发电厂等领域，也可应用于机动车、移动设备、居民家庭等领域。早期，燃料电池发展的焦点集中在军事、航空航天等专业应用以及千瓦及以上的分散式发电上，现在汽车电源领域成为燃料电池应用的主要方向，市场上已有多种采用燃料电池发电的能源汽车。另外，通过小型化技术，将燃料电池应用于一般消费型电子产品也是其应用发展方向之一。在技术进步下，未来小型化的燃料电池有望取代现有的锂电池或镍氢电池等高成本产品，作为笔记本电脑、手机、录像机等携带型电子产品的电源。如果以后能实现由管道供应天然气给家庭的燃料电池系统，该系统就能为家庭或一些小型商业场所提供电力和热水需求，这样既能节约很多能源，又能大幅减少二氧化碳排放，对环境保护有很大帮助。这是我们对燃料电池的展望，下面我们具体来学习它的相关知识。
首先，我们来介绍燃料电池的结构特点。燃料电池的活性物质不储存在电池内部，燃料和氧化剂都是由外部供给；电极材料一般是惰性电极，仅用来提供导电性；燃料电池的负极是通入燃料的一极，正极是通入氧化剂的一极。燃料可以是氢气、烃、甲醇、氨、煤气等液体或气体，氧化剂一般是氧气或空气。下面我们以氢氧燃料电池为例，看看燃料电池是如何工作的。
这是氢氧燃料电池的结构示意图，该电池中电极材料选用铂，正极室和负极室之间用隔膜隔开。现在弱电解质溶液我们选用酸性电解质溶液。请同学们写出此时负极和正极的电极反应式，并写出放电时的总反应。
生：放电时，负极上氢气失电子生成氢离子，正极上氧气得电子消耗氢离子生成水，电池总反应是氢气和氧气反应生成水。
师：很好。那同学们思考一下，如果现在用碱性电解质溶液，正负极的电极反应式又该如何书写？总反应式又该如何书写？