化学自习室移动版

一、如何正确分析燃料电池的原理

燃料电池基本结构与一般化学电源相同，本质上属于燃料不经点燃，不产生火焰的燃烧过程。电极一般用镍、银、铂、钯等金属粉末或活性炭压制成的可以透过气体的多孔又可导电的特殊材料制作，以增大电极单位面积吸附气体分子数，加电极反应速率，具有很强的催化活性，两个电极之间充满着含有可以移动离子的电解质，燃料和氧化剂分别从两个电极的外侧源源不断地通过电极里的微孔进入电池体系，并分别在各自的电极上受到电极材料的催化而发生氧化和还原反应，同时产生电流。

1．燃料电池电极材料本身不参与反应，仅起催化和集流作用。原则上说，只要燃料和氧化剂从两极不断地输入，反应产物不断地排出，燃料电池就可以连续放电，供应电能。

2．水剂体系燃料电池的电解质溶液一般为强酸(稀硫酸)或强碱溶液(40％的KOH溶液)；熔盐燃料电池导电的是盐在熔融时电离出的离子，而固体氧化物燃料电池最常见的使用Al₂O₃、ZrO₂等掺入少量低价态杂质金属离子，使其成为氧晶格有空缺的晶体，高温下O^2－穿越空位移动，起导电作用。

3．通可燃性气体(H₂、CH₄、C₂H₆、CO、N₂H₄、甲醇蒸气等)的电极为负极，失去电子发生氧化反应，又称阳极；通助燃性气体(氧气或空气)的电极为正极，得到电子发生还原反应，又称阴极。

二、如何书写燃料电池的电极反应式？

所有的燃料电池的工作原理基本一致，其电极反应式的书写同样是有规律可循的。

(1)写出燃料燃烧及燃烧产物与介质反应的总离子方程式；

(2)燃料电池的负极反应一般较难写出，可按总反应式中消耗O₂的量先写出正极O₂得电子的电极反应式。其基础都是O₂＋4e^-=O^2－，但O^2－不能在水溶液中单独存在。

在酸性环境中，O^2－优先结合H^＋生成H₂O，电极反应式为O^2－＋4H^＋＋4e^-=2H₂O；

在中性或碱性环境中，O^2－只能结合H₂O生成OH^－，电极反应式为O^2－＋2H₂O＋4e^-=4OH^－。

(3)用电池总反应式减去正极反应式整理，即可得到负极反应式。