氢氧燃料电池13545.doc

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1、一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为：2H2+O2===2H2O电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2+2e-===2H+,2H++2OH-===2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2–2e-+2OH-===2H2O；正极是O2得到电子，即：O2+4e-===2O2-，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2-+2H2O===4OH-，因此，正极的电极反应式为：O2+H2O+4e-===4OH-。2．电解质是H2SO4溶液（酸

2、性电解质）负极的电极反应式为：H2+2e-===2H+正极是O2得到电子，即：O2+4e-===2O2-，O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2-+2H+===H2O，因此正极的电极反应式为：O2+4H++4e-===2H2O(O2+4e-===2O2-，2O2-+4H+===2H2O)3.电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2+2e-===2H+正极的电极反应式为：O2+H2O+4e-===4OH-说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-3.中性溶液反应物中无H+和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、

3、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O+3O2+4KOH===2K2CO3+6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+6H20===12OH-负极的电极反应式为：CH4O-6e-+8OH-===CO32-+6H2O2.酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应:2CH4O+3O2===2CO2+4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+===6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O===12H++2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为

4、两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4+2KOH+2O2===K2CO3+3H2O。负极发生的反应：CH4–8e-+8OH-==CO2+6H2OCO2+2OH-==CO32-+H2O，所以：负极的电极反应式为：CH4+10OH-+8e-===CO32-+7H2O正极发生的反应有：O2+4e-===2O2-和O2-+H2O===2OH-所以：正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-===4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式四、铝–空气–海水电池我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海

5、水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e－===12OH－总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3说明:铝板要及时更换,铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.燃料电池电极反应式的书写方法在中学阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电

6、池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，再写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。1、燃料电池总反应方程式的书写因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化，即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料

7、电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。2、燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式，正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O2＋4e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸