化學反應與電能第4課時第一節

化學反應與能量變化3、燃料電池

燃料電池將燃料的化學能直接轉化為電能，避免了燃料燃燒轉化為熱能，再轉化為電能過程中的能量損失，能量轉化率高。燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池。

燃料電池：氫氧燃料電池，電解質溶液為30%的氫氧化鉀溶液.

負極：正極：總反應式：

2H2+O2=2H2O特點：

高效,環境污染少,外加設備供給氧化劑負極：通入燃料的一極；正極：通入氧化劑的一極。

O2+4e-+2H2O=4OH-2H2–4e-+4OH-=4H2O【注意】O2-在水溶液中不能單獨存在，酸性溶液中與H+結合生成水；在堿性或中性溶液中與H2O結合生成OH-介質電池反應：2H2+O2

=2H2O酸性負極正極中性負極

正極堿性負極正極熔融態金屬氧化物負極正極2H2-4e-=4H+

O2+4e-

+2H2O=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4e-

+4H+

=4H2O2H2-4e-

+4OH-=4H2OO2+4e-+2H2O=4OH-（1）氫氧燃料電池【模型構建】燃料電池電極反應式的書寫（1）列物質，標得失（2）看環境，配守恒（3）兩式加，驗總式---直接法2H2-4e-+2O2-＝2H2OO2+4e-＝2O2-

例2、(雙選)2012年的倫敦奧運會有多個環保亮點，其中之一就是投入使用綠色能源的氫燃料電池出租車。已知某種汽車裝著“綠色心臟”——質子交換膜燃料電池，其工作原理如下圖所示。下列敘述中不正確的是

()。AC(-)(+)（2）甲烷燃料電池（電解質溶液為H2SO4

溶液）負極：正極：總反應：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O電解質溶液為KOH溶液

負極：正極：總反應：2O2+8e-+8H+=4H2OCH4+2H2O-8e-=CO2+8H+CH4+2O2=CO2+2H2O【注意】＋4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在。1、寫總反應式：總反應式就是燃料燃燒的化學方程式（注意：在堿性介質中CO2繼續與堿反應生成CO32-）3、寫負極反應式，總反應式-正極反應式=負極反應式2、寫正極反應式:

基礎反應:O2+4e-=2O2-電解質正極反應酸性堿性（或中性）固體氧化鋯-氧化釔熔融碳酸鹽O2+4H++4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-O2+4e-=2O2－

O2+4e-+2CO2＝2CO32-【模型構建】燃料電池電極反應式的書寫技巧---加減法例3、電化學氣敏傳感器可用于監測環境中NH3的含量，其工作原理示意圖如下，完成填空：(1)O2在電極b上發生_____反應；(2)溶液中OH-向電極___移動；(3)反應消耗的NH3與O2的物質的量之比為____；(4)正極反應式為：____________________________；(5)負極反應式為：____________________________；還原a4:32NH3-6e-

+6OH-

=N2

+6H2OO2+4e-

+2H2O

=4OH-(-)(+)例4、(北京卷節選)通過NOx傳感器可監測NOx的含量，其工作原理示意圖如下：①Pt電極上發生的是________反應(填“氧化”或“還原”)。②寫出NiO電極的電極反應式：_____________________________。還原NO＋O2－－2e－=NO2例5、熔融鹽燃料電池具有高的發電效率,因而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質,CO為陽極燃氣,空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣,制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關的電池反應式:負極反應式:

,正極反應式:

O2