化学自习室移动版

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^-＝O^2－，O^2－在碱性条件下不能单独存在，只能结合H₂O生成OH^－即：O^2－＋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^-＝O^2－，O^2－在酸性条件下不能单独存在，只能结合H^＋生成H₂O即：O^2－＋2H^＋＝H₂O，因此

正极的电极反应式为：O₂＋4H^＋＋4e^-＝2H₂O(O₂＋4e^-＝O^2－，O^2－＋4H^＋＝2H₂O)

3.电解质是N_ACl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O^2－。

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^－＝CO₃^2－＋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^－＝CO₃^2－＋H₂O，所以：

负极的电极反应式为：CH₄＋10OH^－＋8e^-＝CO₃^2－＋7H₂O

正极发生的反应有：O₂＋4e^-＝O^2－和O^2－＋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^-＝4Al^3＋；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.