高中化学各种常见的燃料电池的电级方程式

【专家解说】：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- === 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- + 2 H+ === H2O，因此 正极的电极反应式为:O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ，2O2- + 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- + 6H20===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 + 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 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.