化学电源燃料电池

1、化学电源第二课时第二课时 燃料电池燃料电池 学习目标学习目标会书写下面三种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、氢氧燃料电池氢氧燃料电池 2、甲醇燃料电池、甲醇燃料电池 3、甲烷燃料电池、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？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？、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

2、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

3、） 负极的电极反应式为： _ 正极的电极反应式为： _电极电极: Pt制作的惰性电极制作的惰性电极负极负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正极正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反应总反应：2H2+ O22H2O拓展创新拓展创新负极：负极：2H2 - 4e- 4H+正极正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O三三. .新型燃料电池新型燃料电池 氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/煤气电池煤气电池/海水海水-空气电池空气电池（1）若电解质溶液为）若电解质溶液为KOH（2）若电解质溶液为酸性：）若电解质溶液为酸性： 总反应总反应：2H2+ O22H2O你能

4、否写出在你能否写出在中性条件下的中性条件下的电池反应呢？电池反应呢？ 甲醇燃料电池甲醇燃料电池 甲醇燃料电池以_材料材料为两电极 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_， 总反应方程式为总反应方程式为_ 三、甲烷燃料电池三、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_ 总反应方程式为总反应方程式为_ 总结燃料电池电

5、极反应的书写方法总结燃料电池电极反应的书写方法2.甲烷甲烷-氧燃料电池氧燃料电池 该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOHKOH溶液中作电极，又在两极溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气上分别通甲烷和氧气: : 负极负极：CHCH4 4 + 10OH+ 10OH- - - 8e- 8e- - COCO3 32- 2- + 7H+ 7H2 2O O 正极正极：2O2O2 2 + 4H+ 4H2 2O + 8eO + 8e- - 8OH8OH- - 电池总反应式为电池总反应式为：CHCH4 4+2O+2O2 2+2KOH +2KOH K K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O 铝

6、铝空气空气海水电池海水电池 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。 1991 1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解年，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。液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。 负极负极：4A1-12e4A1-12e- -

7、4A14A13+3+ 正极正极：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- - 12OH12OH- - 电池总反应式为电池总反应式为：4A1+3O4A1+3O2 2+6H+6H2 2O O4A1(OH)4A1(OH)3 3 这种海水电池比这种海水电池比“干电池干电池”的能量高的能量高20205050倍。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

8、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

9、应式。 正极： 3O2 + 12e + 6H2O = 12OH 负极：CH3OCH312e + 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 + 3OH3e Al(OH

10、)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 + 4OH3eAlO2 + 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：答案：A 以葡萄糖为燃料的微

11、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 + 6H2O24e 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： CH3OH6e + 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：4OH4e = 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：答案：（1） （2）负极：