高中化学选修四燃料电池.ppt

* 燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 氢氧燃料电池 酸性电解质： 碱性电解质 负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O 正极: O2+2H2O+4e-==4OH- 总反应: 2H2+O2==2H2O 负极： 2H2-4e-==4H+ 正极： O2+4H++4e-==2H2O 总反应：2H2+O2==2H2O [阅读]P77-78 了解燃料电池的优点 燃料电池的规律 ①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。 ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源，且对环境无污染。 燃料电池与前几种电池的差别： ①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出 燃料电池电极反应式的书写 第一步，先写出燃料电池的总反应方程式； 三步： 第二步，再写出燃料电池的正极反应式； 第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。 因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧 的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应 方程式，但要注意燃料的种类。若是氢氧燃料电池，其电 池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性 变化而变化，即2H2+O2=2H2O。若燃料是含碳元素（或硫 元素）的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质溶液的 酸碱性有关， 如甲烷燃料电池 酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O； 碱性电解质中生成CO32-离子和H2O， 即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。  第一步，先写出燃料电池的总反应方程式； C2H5OH+4OH-+3O2=2CO32-+5H2O C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O 2CH3OH+4OH-+3O2=2CO32-+6H2O 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O 2H2S+3O2+4OH-=2SO32-+4H2O 2H2S+3O2=2SO2+2H2O 2CO+O2+4OH-=2CO32-+2H2O 2CO+O2=2CO2 CH4+2O2=CO2+2H2O CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O 2H2+O2=2H2O 燃料 种类 第一步，先写出燃料电池的总反应方程式； H2 CH4 CO H2S CH3OH CH3CH2OH 电解质溶液 的酸碱性 电池总反应 方程式 酸 碱 碱 碱 酸 酸 酸 碱 酸 碱 第二步，再写出燃料电池的正极反应式； 燃料电池正极反应物一律是氧气，正极都是氧化剂 氧气得到电子的还原反应，所以可先写出正极反应式， 正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子，故正极反 应式的基础都是O2＋4e- =2O2-。正极产生O2-离子的存 在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸 碱性有着密切的关系。这是非常重要的一步。现将与 电解质有关的四种情况归纳如下。  ⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸） 在酸性环境中，O2-离子不能单独存在，可供O2-离子结 合的微粒有H+离子和H2O，O2-离子优先结合H+离子生 成H2O。这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为