化学电源燃料电池

化学电源 第二课时燃料电池 学习目标会书写下面三种燃料电池在不同酸碱条件下电极反应式和电池反应方程式1 氢氧燃料电池2 甲醇燃料电池3 甲烷燃料电池 课前提问1 写出铅蓄电池在放电时负极电极反应方程式为 正极电极反应方程式为 总反应方程式为 2 碱性锌锰干电池负极反应式为 3 锌银电池 纽扣电池 负极反应式为 燃料电池的工作原理1 燃料电池是一种不经燃烧 将燃料的 能经过电化学反应直接转变为 能的装置 2 和其它电池中的氧化还原反应一样 都是自发进行的氧化还原反应 但看不到火焰3 它与原电池形成条件有一点相悖 不一定两极是两根活动性不同的电极 也可以用相同的两根电极 电极材料本身不参与反应 4 工作时 燃料和氧化剂连续的由外部供给 在惦记上不断的进行反应 生成物不断的被排出5 优点 一 氢氧燃料电池电极材料为 负极通入 正极通入 总反应为 1 电解质是KOH溶液 碱性电解质 负极发生的反应为 正极是O2得到电子 反应为 2 电解质是H2SO4溶液 酸性电解质 负极的电极反应式为 正极是O2得到电子 反应为 3 电解质是NaCl溶液 中性电解质 负极的电极反应式为 正极的电极反应式为 电极 Pt制作的惰性电极 负极 2H2 4e 4OH 4H2O 正极 O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2H2 O2 2H2O 拓展创新 1 氢氧燃料电池 负极 2H2 4e 4H 正极 O2 4H 4e 2H2O 三 新型燃料电池氢氧燃料电池 甲烷电池 煤气电池 海水 空气电池 1 若电解质溶液为KOH 2 若电解质溶液为酸性 总反应 2H2 O2 2H2O 你能否写出在中性条件下的电池反应呢 甲醇燃料电池甲醇燃料电池以 材料为两电极负极通入 正极通入 1 电解质是KOH溶液 碱性电解质 负极发生的反应 正极是O2得到电子 反应为 总反应方程式为 2 电解质是H2SO4溶液 酸性电解质 负极的电极反应 正极是O2 得到电子 反应为 总反应方程式为 三 甲烷燃料电池1 甲烷燃料电池以多孔镍板为两极 电解质溶液为KOH 2 负极发生的反应 正极是O2得到电子 反应为 总反应方程式为 总结燃料电池电极反应的书写方法 2 甲烷 氧燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极 又在两极上分别通甲烷和氧气 负极 CH4 10OH 8e CO32 7H2O正极 2O2 4H2O 8e 8OH 电池总反应式为 CH4 2O2 2KOH K2CO3 3H2O 铝 空气 海水电池以铝 空气 海水电池作为能源的新型海水标志灯 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 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 正极的电极反应式为 总反应式为 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 3 铝 空气 海水电池 1991年 我国首创 用作海上标志灯 以海水为电解液 靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流 负极 4A1 12e 4A13 正极 3O2 6H2O 12e 12OH 电池总反应式为 4A1 3O2 6H2O 4A1 OH 3这种海水电池比 干电池 的能量高20 50倍 1 电池的负极一定是 物质 电子 元素化合价 发生 反应 电池的正极一定是 物质 电子 化合价 发生 反应 2 燃料电池两电极材料一般都不 反应的是 两电极只是起传导电子的作用 3 电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式 也必需遵循原子守恒 得失电子守恒 电荷守恒 4 写电极反应时 要注意电解质是什么 其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应 在碱性电解质中 电极反应式不能出现氢离子 在酸性电解质溶液中 电极反应式不能出现氢氧根离子 5 正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下 相叠加后的电池反应必须是燃料燃烧反应和燃料产物于电解质溶液反应的叠加反应式 当堂检测1 资料P68例3 2 资料P69随堂练习4 增效作业3 课后作业资料P70 8 9 10 1 有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中 然后在两极上分别通入甲醚 CH3OCH3 和空气 构成燃料电池 请判断 1 电极和电极的反应物 2 写出电极反应式 正极 3O2 12e 6H2O 12OH 负极 CH3OCH3 12e 16OH 2CO2 3 11H2O两式相加为电池总反应 CH3OCH3 3O2 4KOH 2K2CO3 5H2O 从总反应方程式看出 在放电过程中 电解质溶液的碱性逐渐减弱 2 可用于电动汽车的铝 空气燃料电池 通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液 铝合金为负极 空气电极为正极 下列说法正确的是A 以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时 正极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH B 以NaOH溶液为电解液时 负极反应为 Al 3OH 3e Al OH 3 C 以NaOH溶液为电解液时 电池在工作过程中电解液的pH保持不变D 电池工作时 电子通过外电路从正极流向负极 解析 电解质溶液显碱性或中性 该燃料电极的正极发生反应为 O2 2H2O 4e 4OH A对 铝作负极 负极反应应该是铝失去电子变为铝离子 在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根 因此负极反应为 Al 4OH 3e AlO2 2H2O B错 该电池在碱性条件下消耗了碱 反应式为4Al 3O2 4OH 4AlO2 2H2O 溶液pH降低 C错 电池工作时 电子从负极出来经过外电路流到正极 D错 答案 A 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示 关于该电池的叙述正确的是A 该电池能够在高温下工作B 电池的负极反应为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H C 放电过程中 H 从正极区向负极区迁移D 在电池反应中 每消耗1mol氧气 理论上能生成标准状况下CO2气体L 据报道 摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料 以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池 充一次电可持续使用一个月 1 关于该电池的叙述错误的是 放电时 正极反应为 O2 4e 4H 2H2O 放电时 负极反应为 CH3OH 6e 8OH CO2 3 6H2O 充电时 原电池的负极与电源的正极相连接 充电时 阴极反应为 4OH 4e 2H2O O2 2 若以熔融的K2CO3为电解质 阳极充入CO2与O2的混合气体 试写出该燃料电池的电极反应式 负极 正极 答案 1 2 负极 CH3OH 6e 8OH CO32 6H2O 正极