第二节 化学电源（第1课时）.ppt

第四章电化学基础,第二节化学电源,第1课时,三、燃料电池,燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池）,1、氢氧燃料电池,酸性电解质：,碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O,负极：2H2-4e-=4H+,正极：O2+4H+4e-=2H2O,总反应：2H2+O2=2H2O,燃料电池,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,2H2+4OH-4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,书写电极反应式应注意以下几点,2负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在）；,1将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；,3溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-；,2、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：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3这种海水电池比“干电池”的能量高2050倍。,3、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：CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O,思考：甲醇燃料电池（电解质为KOH）,燃料电池,燃料电池,结合氧原子,结合氧原子,结合氧原子,提供氧原子,提供氧原子,提供氧原子,燃料电池,固体燃料电池,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,2H2-4e-+2O2=2H2O,O2+4e-=2O2,燃料电池,小结:,燃料电池的能量转化率很高，氢氧燃料电池除能量转化率高外还可持续使用，不污染环境。一般的可燃物均可与O2组成燃料电池，如H2、CO、CH4、乙醇等。燃料电池一般以碱性介质作电解液，也可用酸性介质作电解液，二者电极反应式是有区别的。如甲烷-氧燃料电池在酸性介质中的电极反应为：负极：CH4+2H2O-8e-CO2+8H+正极：2O2+8H+8e-4H2O总反应式为：CH4+2O2CO2+2H2O,燃料电池,负极：Al+4OH3e-=AlO2+2H2O正极：2H2O+2e-=H2+2OH总：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2,负极：Cu2e-=Cu2+正极：2H+NO3+e-=NO2+H2O总：Cu+4H+2NO3=2NO2+Cu2+2H2O,燃料电池,1.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液pH升高A.B.C.D.,A,燃料电池,2.“嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。在航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为_。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,燃料电池,思维拓展以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验：如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为500A的教学演示电表的“”、“”端相连接，迅速将两电极插入盛有1mol/LNaOH溶液的烧杯中。,燃料电池,开始，电表指针向右偏移约500A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400A，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：,燃料电池,(1)开始阶段，原电池的正极是（填“Mg”或“Al”）片；铝片表面产生的气泡是；负极发生的反应是。(2)随后阶段，铝片发生的电极反应式是；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e-=H2+2OH-（极少），试判断此电极发生的主要反应是；铝片表面气