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几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写


燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是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。燃料电池有很多,下面主要介绍几种常见的燃料电池,希望达到举一反三的目的。

一、氢氧燃料电池

氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入O2,总反应为:2H2+O2=2H2O

电极反应特别要注意电解质,有下列三种情况:

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.

(责任编辑:化学自习室)
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