燃料电池全面总结.

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：H2COCH4C2H6(乙烷）C3H8(丙烷）CH3OHC2H5OHNH3N2H4(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-＝2H2O2H2+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+4H2O2CH3OH-12e-+2H2O＝12H++2CO23O2+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：•总反应离子方程式：2CH3OH+3O2+4OH-＝2CO32-+6H2O2CH3OH–12e-+16OH-＝2CO32-+12H2O3O2+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？①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=2H2OO2+4e-=2O2-2H2-4e-+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+5O2=3CO2+4H2OC3H8-20e-+10O2-=3CO2+4H2O思考：如题所示若将H2换成C3H8(丙烷），如何写？5O2+20e-=10O2-②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==2CO2O2＋4e-＝2CO–4e-＋2CO32-==4CO22CO32-＋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-+2H2O=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-=8OH-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－+4CO32-=5CO2+2H2O•正极：2O2+8e－+4CO2＝4CO32-•总反应方程式CH4+2O2=CO2+2H2O•练习2N2H4(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+4OH－－4e－＝4H2O+N2O2+2H2O+4e－＝4OH－思考：氨气构成燃料电池，其电池反应原理为4NH3+3O2═2N2+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：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。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+H2O－6e-=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。可燃物酸性条件负极反应酸性条件正极反应酸性条件总反应碱性条件负极反应碱性条件正极反应碱性条件总反应COC2H6C2H5OH