燃料电池全面总结.ppt

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