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1、燃料电池全面总结,一 定义：燃料电池是一种不经过燃烧，将燃 料化学能经过电化学反应直接转变为电能 的装置。,优点：高效、环保。,注 ： （1）两电极材料可以相同，只起导电的作用。 （2）反应物不是储存在电池内部，而由外设装 备提供燃料和氧化剂。,通燃料的电极为负极，通氧气的电极为正极。,常考燃料：H2 CO CH4 C2H6(乙烷）C3H8(丙烷） CH3OH C2H5OH NH3 N2H4(肼),两极为石墨电极， 电解质是硫酸溶液。,负极： 正极： 总反应：,二 燃料电池类型 （1）酸性电解质溶液,注：酸性溶液电荷守恒配H+ 。,2H2 + 4e- 4H+ O2 + 4H+ + 4e- 2H
2、2O 2H2 + O2 2H2O,甲醇燃料电池 酸性电解质（铂为两极、电解质稀H2SO4） 负极反应： 正极反应： 总反应离子方程式：,2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O,2CH3OH-12e-+2H2O 12H+ 2CO2,3O2+12e-+12H+ 6H2O,两极为石墨电极， 电解质是KOH溶液。,负极：2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 正极：O2 + 4e- + 2H2O 4OH- 总反应：2H2 + O2 2H2O,碱性 介质,（2）碱性电解质溶液,注：碱性溶液电荷守恒配OH- 。,甲醇燃料电池 碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液） 负极反应： 正极反应：
3、总反应离子方程式：,2CH3OH + 3O2 + 4OH - 2CO3 2-+ 6H2O,2CH3OH 12e- + 16OH- 2CO32- +12H2O,3O2 + 12e- + 6H2O 12OH-,注：碱性条件下CO2和OH-反应最终生成CO32-,C2H5OH_12e- +16OH- 2CO32-+11H2O,思考：乙醇燃料电池在碱性条件下的负极反应？,固体氧化物电解质 一极通入空气，另一极通入H2气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。 。,负极反应： 正极反应： 总反应方程式：,2H2+O2=2H2O,O2+4e-=2O2-,2H2
4、-4e- +2O2- =2H2O,注:固体氧化物传递O2- ，电荷守恒用O2-配。,（3）熔融盐电解质,思考：如题所述若将H2换成C3H8(丙烷），如何写？,负极反应： 正极反应： 总反应方程式：,C3H8+5 O2 = 3CO2 +4 H2O,C3H8 -20e-+10O2-=3CO2+4H2O,思考：如题所示若将H2换成C3H8(丙烷），如何写？,5O2+20e-=10O2-,熔融碳酸盐 铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气 。,总反应方程式 ： 正极反应： 负极反应：,2CO O2 = 2CO2,O2 4e- ,2CO 4
5、e- 2CO32- =4CO2,2CO32-, 2CO2,注:熔融碳酸盐传递CO32- ，电荷守恒用CO32-配。,燃料电池全面总结,酸性溶液：配H+ 。,（2）电极反应产物,碱性溶液：配OH- 。,（1）电荷守恒,规律2：碱性环境燃料中C元素最终生成CO32- ， 其余环境都生成CO2。,熔融碳酸盐:传递CO32- ，配CO32-。,固体氧化物:传递O2- ，配O2-。,规律1：环境中是什么离子，电荷守恒就用该离子 来配平。,练习1 分别写出甲烷在酸性电解质溶液、碱性电解质溶液、熔融固体氧化物、熔融碳酸盐四种条件下的总反应和电极反应。,(1)酸性电解质 负极： CH4 - 8e- + 2H2
6、O = 8H+ + CO2 正极： 2O2 + 8e- + 8H+ = 4H2O 总反应： CH4 + 2O2 =CO2 + 2H2O (2)碱性电解质负极： CH4 - 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O 正极： 2O2 + 2H2O + 8e- = 8 OH- 总反应： CH4 + 2OH+ 2O2 = CO32- + 3H2O,(3)熔融固体氧化物 负极：CH4-8e-+4O2- = CO2+2H2O 正极：2O2+8e- = 4O2- 总反应：CH4 + 2O2 =CO2 + 2H2O (4)熔融碳酸盐 负极： CH4 -8e+4 CO32- = 5CO2+2H2O
7、正极：2O2+ 8e + 4CO2 4CO32- 总反应方程式 CH4 + 2O2 =CO2 + 2H2O,练习2 N2H4(肼)空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时, 总反应:N2H4+O2=N2+2H2O 负极的电极反应式是_。 正极的电极反应式是_。,N2H4+4OH4e4H2O+N2,O2+2H2O+4e4OH,思考：氨气构成燃料电池，其电池反应原理为 4NH3+3O22N2+6H2O ，电极反应如何写？,练3 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2CH3OH3O22CO24H2O。 下列说法中正确的是 ( ) A、左边的电极为负极，a处通入甲醇 B、右边的电极为负极，b处通入空气 C、电池负极的反应式为： CH3OH+H2O6e-=CO2+6H+ D、电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-,AC,练习4 依题意完成下列表格。,