[高中化学]必修二 典型燃料电池

一、氢氧燃料电池

总反应为：2H2＋O2＝2H2O

1．电解质是KOH溶液(碱性电解质)

负极发生的反应为：H2＋2e-＝2H＋，2H＋＋2OH－＝2H2O，所以：
负极的电极反应式为：H2－2e-＋2OH－＝2H2O；
正极是O2得到电子，即：O2＋4e-＝O2－，O2－在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH－即：O2－＋2H2O＝4OH－，因此，正极的电极反应式为：O2＋H2O＋4e-＝4OH－。

2．电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)

负极的电极反应式为：H2＋2e-＝2H＋
正极是O2得到电子，即：O2＋4e-＝O2－，O2－在酸性条件下不能单独存在，只能结合H＋生成H2O即：O2－＋2H＋＝H2O，因此
正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e-＝2H2O(O2＋4e-＝O2－，O2－＋4H＋＝2H2O)

3.电解质是NACl溶液(中性电解质)

负极的电极反应式为：H2＋2e-＝2H＋正极的电极反应式为：O2＋H2O＋4e-＝4OH－

说明：

1.碱性溶液反应物、生成物中均无H＋；
2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH－；
3.中性溶液反应物中无H＋和OH－；
4.水溶液中不能出现O2－。

二、甲醇燃料电池

甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：

1．碱性电解质(KOH溶液为例)

总反应式：2CH4O＋3O2＋4KOH＝2K2CO3＋6H2O
正极的电极反应式为：3O2＋12e-＋6H2O＝12OH－
负极的电极反应式为：CH4O－6e-＋8OH－＝CO32－＋6H2O

2.酸性电解质(H2SO4溶液为例)

总反应：2CH4O＋3O2＝2CO2＋4H2O
正极的电极反应式为：3O2＋12e-＋12H＋＝6H2O
负极的电极反应式为：2CH4O－12e-＋2H2O＝12H＋＋2CO2

说明：

乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同

三、甲烷燃料电池

甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4＋2KOH＋2O2＝K2CO3＋3H2O。
负极发生的反应：CH4－8e-＋8OH－＝CO2＋6H2OCO2＋2OH－＝CO32－＋H2O，所以：
负极的电极反应式为：CH4＋10OH－＋8e-＝CO32－＋7H2O
正极发生的反应有：O2＋4e-＝O2－和O2－＋H2O＝2OH－所以：
正极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e-＝4OH－

说明：

掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式

四、铝—空气—海水电池

我国首创以铝－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：铝；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：4Al－12e-＝4Al3＋；正极的电极反应式为：3O2＋6H2O＋12e-＝12OH－
总反应式为：4Al＋3O2＋6H2O＝4Al(OH)3

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.