4.1.3.燃料电池课件高二上学期化学人教版选择性必修1

燃料电池1.能理解燃料电池的工作原理。会写电极反应式。2.能说出废旧电池对环境的危害,树立环保意识。学习目标拓展创新（1）氢氧燃料电池

新型燃料电池电极:Pt制作的惰性电极燃料电池的优点(1)能量转化率高。燃料电池的能量转换率超过80%,普通燃烧过程能量转换率仅30%多。(2)污染小。思考感悟燃料电池是利用燃料直接燃烧产生的热量发电吗?为什么?不是。燃料电池产生电流的过程并非燃料的直接燃烧,而是燃料和氧化剂(氧气)分别在原电池的两极上发生反应,实现化学能转化成电能。工作原理(1)电极:所用电极一般为惰性电极。负极:H2、烃、甲醇、肼均可作燃料,失电子发生氧化反应;正极:空气或O2作氧化剂得到电子;电子沿导线连续不断地把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。(2)电解质:所用电解质为酸、碱、熔融氧化物、熔融盐、由于燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，因此可以实现连续供电。介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e－=4H+

O2+4H+

+4e－=2H2O2H2-4e－=4H+

O2+2H2O+4e－

=4OH－2H2+4OH－-4e－=4H2OO2+2H2O+4e－

=4OH－1、氢氧燃料电池下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是(

)电极是负极电极的电极反应为:4OH－-4e－2H2O+O2↑C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置B[特别提醒]

(1)书写电极反应式时，注意介质是否参加反应。碱性介质的电极反应中不能出现H＋，酸性介质的电极反应中不能出现OH－。(2)燃料电池的正极(O2作氧化剂)①酸性条件：

O2＋4e－＋4H＋=2H2O②碱性或中性条件：

O2＋4e－＋2H2O=4OH－③高温无水固体电解质：

O2＋4e－=2O2－

熔融碳酸盐：

O2＋4e－＋2CO2

=2CO32－O2-在水溶液中不存在,在酸性环境中结合H+生成H2O,在中性或碱性环境中结合H2O生成OH－。2、甲烷-氧气燃料电池该电池用金属铂片插入酸性溶液中作电极，两极上分别通甲烷和氧气负极CH4+2H2O-8e-

＝CO2

+8H+正极O2+4H++4e-

＝2H2O总反应式CH4+2O2

＝CO2+2H2O2、甲烷-氧气燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，两极上分别通甲烷和氧气总反应式CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O正极O2+2H2O+4e-

＝4OH-负极CH4+10OH--8e-

＝CO32-+7H2O2、甲烷-氧气燃料电池该电池用金属铂片插入固体电解质中作电极，两极上分别通甲烷和氧气负极CH4+4O2--8e-

＝CO2

+2H2O正极O2+4e-

＝2O2-总反应式CH4+2O2

＝CO2+2H2O2、甲烷-氧气燃料电池该电池用金属铂片插入熔融碳酸钾中作电极，两极上分别通甲烷和氧气负极CH4+4CO32--8e-＝5CO2+2H2O正极O2+4e-+2CO2

＝2CO32-总反应式CH4+2O2

＝CO2+2H2O3、氨气燃料电池①酸性条件②碱性或中性条件③高温无水固体电解质

2NH3-6e-

＝N2+6H+负极2NH3-6e-+6OH-

＝N2+6H2O2NH3-6e-+3O2-

＝N2+3H2O4、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。直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的是(

)

D

B一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O，有关此电池的推断正确的是()A．正极反应为14H2O+7O2+28e-=28OH-B．放电一段时间后，负极周围的pH升高C．每消耗1molC2H6，则电路上转移的电子为28molD．放电过程中KOH的物质的量浓度不A思考讨论回收废旧电池的意义是什么？充电电池的反应是可逆反应吗？判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)碱性锌锰电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰电池的比能量高、可储存时间长。(

)(2)一次电池中能发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度后,就不能继续使用了。(

)(3)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。(

)(4)铅酸蓄电池放电时,正极与负极质量均增大。(

)(5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后热能转化为电能。(

)(6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为H2-2e-══2H+。(

)×√×√××陌生原电池装置的知识迁移燃料电池按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。(1)酸性介质，如H2SO4溶液：总：

。负极：

。正极：

。(2)碱性介质，如KOH溶液：总：

。负极：

。正极：

。CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2OO2＋4e－＋4H＋=2H2O2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O2CH3OH－12e－＋16OH－=2CO32－＋12H2O3O2＋12e－＋6H2O=12OH－(3)熔融盐介质，如K2CO3：总：

。负极：

。正极：

。(4)掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导O2－：总：

。负极：