燃料电池课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章

化学反应与电能

第一节

原电池

课时3燃料电池

学习目标1、通过自学课本内容，了解燃料电池概念与特点。2、通过探究氢氧燃料电池方案，能形成分析燃料电池的一般方法。3、能正确书写不同离子导体时相应的正、负极电极反应。(重难点)新课导入一、概念：

一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。H2、CH4、C2H5OH、N2H4等O2等燃料电池二、特点：①燃料和氧化剂由外部供给，通入燃料的为负极，通入氧气的为正极；生成物不断被排出，可连续不断地提供电能。②电极材料本身不参与反应，只是一个催化转化元件，传导电子；③能量转化率高(超过80%)，有利于节约能源。氢氧燃料电池电极:Pt电解质溶液:硫酸溶液负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O思考：电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？酸性减弱，pH变大。燃料电池的种类H+

稀硫酸1.酸性介质燃料电池的种类氢氧燃料电池KOH溶液

负极：2H2＋4OH-－4e－＝4H2O

正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？正极pH增大，负极pH减小，整个溶液的pH减小。

总反应：2H2＋O2

＝2H2O2.碱性介质1.酸性介质负极：CH4-8e-+2H2O＝8H++CO2正极：2O2+8e-+8H+＝4H2O总反应式:CH4+2O2＝CO2+2H2O2.碱性介质负极：CH4-8e-+10OH-＝7H2O+CO32-总反应式:

CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O正极：2O2+8e-+

4H2O

＝8OH-

燃料电池总反应式一般为燃烧方程式，注意生成物是否有后续反应。甲烷燃料电池燃料电池的种类书写甲醇燃料电池在酸性条件和碱性条件的电池反应碱性介质酸性介质总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O总反应：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

负极：CH3OH-6e-

+8OH-

=CO32-

+6H2O正极：O2+4e-

+4H+

=

2H2O

负极：CH3OH-6e-

+H2O=6H+

+CO2练一练3.熔融金属氧化物为介质（O2-传导）氢氧燃料电池

总反应：

2H2+O２=2H2OO2+4e-=2O2-

正极：2H2-4e-+2O2-=2H2O

负极：燃料电池的种类4.熔融盐介质比如用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极反应物，空气与CO2的混合气为正极反应物，制得在650℃下工作的燃料电池。高温下能传导CO32-，在工作过程中，电解质熔融盐的组成、浓度不变。燃料电池的种类总反应：2CO＋O2═2CO2负极：2CO＋2CO32-－4e－

═4CO2正极：O2＋2CO2＋4e－═2CO32－归纳燃料电池反应式的书写步骤(1)判断正、负极反应物质(2)先写总反应式（考虑电解质）正极：O2/其他氧化剂

负极：燃料(H2、CH4、CO、C2H5OH等)注意燃烧产物是否与电解质溶液反应。(3)再写电极反应式（考虑电解质）：O2+4e-

+

2H2O=4OH-O2+4e-+

4H+=2H2OO2+4e-=2O2-例1：氢氧燃料电池（电解质为酸性溶液）正极:例2：氢氧燃料电池（电解质为碱性或中性盐溶液）正极:例3：氢氧燃料电池（电解质为熔融氧化物）正极:例4：氢氧燃料电池（电解质为熔融碳酸盐）正极:O2+4e-+

2CO2=2CO32-归纳总结燃料电池反应式的书写步骤1.下图是氢氧燃料电池示意图。有关说法不正确的是A.a极是负极B.电流由b通过灯泡流向aC.氢氧燃料电池是环保电池D.正极的电极反应是：O2+2H2O+4e-=4OH-

D2.某氢氧燃料电池的电解液是热的KOH溶液，有关说法正确的是A.负极：H2+2OH--2e-=2H2OB.正极：O2+4H++4