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【知识点】燃料电池方程式的盘点

来自：查字典高考网 2017-05-08

燃料电池是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的电池。

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：2O2 + 4e-= 2O2- ，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 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-= 2O2- ，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

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 + 6H2O CO2 + 2OH- = CO32-+ H2O，

所以：

负极的电极反应式为：CH4+ 10 OH- + 8e- = CO32- + 7H2O

正极发生的反应有：O2+ 4e- = 2O2- 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。

三、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：2CH3OH+ 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：CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+ 6H2O

2. 酸性电解质(H2SO4溶液为例)

总反应: 2 CH3OH+ 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：2 CH3OH-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

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。

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