2025年大学《化学》专业题库—— 化学能源储存与利用技术研究.docxVIP

2025年大学《化学》专业题库——化学能源储存与利用技术研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填入括号内）

1.下列哪种储能方式主要依靠物质发生可逆的化学变化来储存和释放能量？

(A)超导储能

(B)抽水蓄能

(C)电容储能

(D)飞轮储能

2.锂离子电池中，能够促进锂离子在正负极材料中嵌入和脱出的关键因素之一是？

(A)电解质的粘度

(B)电极材料的比表面积

(C)电极/电解质界面的电化学稳定性

(D)电池的形状

3.与传统的液态锂离子电池相比，固态电池的主要优势之一是？

(A)能量密度更高

(B)成本更低

(C)充电速率更快

(D)使用液态电解质，不易燃

4.在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，水在电池内部的主要来源是？

(A)空气中的水分

(B)电解质本身

(C)电化学反应生成

(D)饱和的电解水

5.用于钙钛矿太阳能电池中的敏化剂主要作用是？

(A)作为电子给体

(B)作为电子受体

(C)增加电池的光谱响应范围

(D)提高电池的稳定性

6.光催化水分解制氢过程中，通常需要用到哪种类型的半导体材料？

(A)导电聚合物

(B)金属

(C)n型氧化物或硫化物半导体

(D)稀土元素

7.影响锂离子电池倍率性能的关键因素是？

(A)电极材料的结晶度

(B)电极材料的电子导电率

(C)电极材料的离子扩散率

(D)电解液的离子电导率

8.下列哪种技术不属于典型的热化学储能？

(A)熔盐储热

(B)超临界CO2储热

(C)锂离子电池

(D)燃料电池热电联供系统中的储热部分

9.在设计和筛选新型锂离子电池正极材料时，通常希望其具有较大的？

(A)晶格能

(B)离子半径

(C)层间距

(D)电子亲和能

10.针对锂硫电池中存在的多硫化物穿梭效应问题，可以采取哪种策略来缓解？

(A)使用高电压正极材料

(B)优化电解液添加剂

(C)使用固态电解质

(D)增加电池的初始充电倍率

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填入横线上）

1.燃料电池是一种将________能直接转化为________能的装置。

2.在相变储能材料中，利用材料在相变过程中吸收或释放________来实现能量储存。

3.电化学阻抗谱（EIS）是一种研究电池________过程中电阻变化的技术。

4.锌空气电池中，通常使用________作为正极材料，使用________作为负极材料。

5.光伏电化学系统（如DSSC）的核心部件包括________、电解质和对电极。

三、简答题（每题5分，共15分）

1.简述锂离子电池在充电和放电过程中，锂离子在正负极材料中迁移的基本原理。

2.比较质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）在工作温度、电解质类型和主要应用方面的主要区别。

3.简述提高太阳能电池光电转换效率的几种主要途径。

四、论述题（每题10分，共20分）

1.论述电极材料的结构（如晶粒尺寸、孔隙率、形貌等）对其电化学储能性能（如容量、倍率性能、循环寿命）的影响，并举例说明。

2.阐述化学家在开发新型高效储能技术（如电池、燃料电池、光催化等）时面临的主要挑战，并探讨可能的解决方案。

五、计算题（10分）

某锂离子电池在恒流充放电测试中，放电容量为1500mA·h/g，充电容量为1400mA·h/g。假设电池工作电压范围为3.0V至4.2V。

（1）计算该电池的平均放电电压和平均充电电压。

（2）估算该电池的库仑效率是多少？（库仑效率=放电容量/充电容量）

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试卷答案

一、选择题

1.(C)

2.(B)

3.(A)

4.(C)

5.(C)

6.(C)

7.(C)

8.(C)

9.(C)

10.(B)

二、填空题

1.化学能；电能

2.热量

3.电荷转移

4.硫酸锰；锌

5.光阳极

三、简答题

1.解析思路：锂离子电池的工作基于锂离子在正负极材料晶格结构中的可逆嵌入和脱出。充电时，外部电源提供电能，驱动锂离子从正极材料晶格中脱出，通过电解质迁移到负极材料（通常是石墨）的层状结构中嵌入