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文档简介

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+O22H2O,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+3O22CO2+4H2O,2CH3OH-12e-+2H2O12H+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-+2H2O4OH-总反应:2H2+O22H2O,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-+6H2O,2CH3OH12e-+16OH-2CO32-+12H2O,3O2+12e-+6H2O12OH-,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-,2H2-4e-+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+4H2O,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:,2COO2=2CO2,O24e-,2CO4e-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-+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+4CO24CO32-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+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

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