1、中學(xué)化學(xué)中幾種常見的“燃料電池”的電極反應(yīng)式的書寫燃料電池是原電池中一種比較特殊的電池,它與原電池形成條件有一點相 悖, 就是不一定兩極是兩根活動性不同的電極, 也可以用相同的兩根電極。 燃料 電池有很多,下面主要介紹幾種常見的燃料電池,希望達(dá)到舉一反三的目的。一、氫氧燃料電池氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑(Pt 或石墨做電極材料,負(fù)極通入 H 2 ,正極通入 O2,總反應(yīng)為:2H 2 + O2= 2H 2 O電極反應(yīng)特別要注意電解質(zhì),有下列三種情況: 1.電解質(zhì)是 KOH 溶液(堿性電解質(zhì)負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為:H 2 + 2e- = 2H+ ,2H+ + 2OH- = 2H2O, 所以:負(fù)極的電

2、極反應(yīng)式為:H 2 2e- + 2OH- = 2H 2 O ;正極是 O 2 得到電子,即:O2+ 4e- = 2O2-, O 2- 在堿性條件下不能單獨(dú)存在,只能結(jié)合 H 2 O 生成 OH -即:2O 2- + 2H2O = 4OH-,因此,正極的電極反應(yīng)式為:O 2 + H2O + 4e- = 4OH-。2.電解質(zhì)是 H 2 SO4溶液(酸性電解質(zhì)負(fù)極的電極反應(yīng)式為:H2+2e- = 2H+正極是 O 2 得到電子,即:O2+ 4e- = 2O2-, O 2- 在酸性條件下不能單獨(dú)存在,只能結(jié)合 H +生成 H 2 O 即:O 2- + 2 H+ = H2O ,因此正極的電極反應(yīng)式為:O

3、 2 + 4H+ + 4e -= 2H2O(O2+ 4e-= 2O2-, 2O 2- + 4H+= 2H2O3. 電解質(zhì)是 NaCl 溶液(中性電解質(zhì)負(fù)極的電極反應(yīng)式為:H2+2e- = 2H+正極的電極反應(yīng)式為:O 2 + H2O + 4e- = 4OH-說明:1. 堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均無 H +2.酸性溶液反應(yīng)物、生成物中均無 OH -3.中性溶液反應(yīng)物中無 H + 和 OH -4.水溶液中不能出現(xiàn) O 2-二、甲醇燃料電池甲醇燃料電池以鉑為兩極 , 用堿或酸作為電解質(zhì): 1. 堿性電解質(zhì)(KOH 溶液為例總反應(yīng)式:2CH 4 O + 3O2+4KOH= 2K2CO3+ 6H 2 O

4、正極的電極反應(yīng)式為:3O 2 +12e- + 6H20=12OH-負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CH 4 O -6e-+8OH- = CO32-+ 6H 2 O2. 酸性電解質(zhì)(H 2 SO4溶液為例總反應(yīng) : 2CH 4 O + 3O2= 2CO2+ 4H 2 O正極的電極反應(yīng)式為:3O 2 +12e-+12H+ = 6H 2 O負(fù)極的電極反應(yīng)式為:2CH 4 O-12e -+2H2O = 12H+ 2CO 2說明:乙醇燃料電池與甲醇燃料電池原理基本相同三、甲烷燃料電池甲烷燃料電池以多孔鎳板為兩極 , 電解質(zhì)溶液為 KOH , 生成的 CO2還要與 KOH反應(yīng)生成 K 2 CO3,所以總反應(yīng)為:CH4

5、+ 2KOH+ 2O2= K2CO3+ 3H 2 O 。負(fù)極發(fā)生的反應(yīng):CH 4 8e- + 8OH- =CO2+ 6H2O CO2+ 2OH- = CO 32- +H2O ,所以:負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CH 4 + 10 OH- + 8e- = CO32- + 7H 2 O正極發(fā)生的反應(yīng)有:O 2 + 4e- = 2O2-和 O 2- + H2O = 2OH- 所以:正極的電極反應(yīng)式為:O 2 + 2H2O + 4e- = 4OH-說明:掌握了甲烷燃料電池的電極反應(yīng)式, 就掌握了其它氣態(tài)烴燃料電池的電極 反應(yīng)式四、鋁空氣海水電池我國首創(chuàng)以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈, 以海水為電解 質(zhì),靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘, 就會發(fā)出耀眼的白光。電源負(fù)極材料為:鋁;電源正極材料為:石墨、鉑網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料。 負(fù)極的電極反應(yīng)式為:4Al -12e -=4Al3+;正極的電極反應(yīng)式為:3O 2 +6H2O+12e-=12OH-總反應(yīng)式為:4Al+3O 2 +6H2O=4Al(OH 3(說明 :鋁板要及時更換 , 鉑做成網(wǎng)狀是為了增大與氧氣的接觸面積 . 另外一種:鋁空氣 NaOH 電池電源負(fù)極材料為:鋁;電源正極材料為:石墨、鉑網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料。負(fù)極的電極反應(yīng)式為:4Al -12e - +