化学人教版（2019）选择性必修1 4.1.3化学电源--燃料电池（共22张ppt）.pptx

第四章第一节原电池——燃料电池化学-选修性必修一《化学反应原理》

废电池的危害与回收利用化学·生活废弃电池中的汞在微生物的作用下，无机汞可以转化成甲基汞，甲基汞能严重破坏人的神经系统，重者会发疯致死。著名的日本水俣病就是甲基汞所致。镉能使人的肝和肾受损，也会引起骨质松软，重者造成骨骼变形。汽车废电池中含有酸和重金属铅，泄漏到自然界可引起土壤和水源污染，最终对人造成危害。废旧电池中对人体有害的重金属又是较为稀缺的工业原料。在废旧电池中每回收1000克金属，就有82克的汞、88克的镉。回收处理废旧电池不仅解决了环境污染的问题，而且也实现了资源的回收再利用。

迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。绿色电池种种金属氢化物镍电池由于采用了稀土合金或Ti-Ni合金储氢材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。锂离子蓄电池是由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成。太阳能电池利用P—N结的光电效应发电，具有无需燃料、无污染、无噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点。化学·生活

二次电池----锂离子电池问题：二次电池有什么优缺点？人类如何解决？1.化学反应角度：反复充放电过程中，电池的正极与负极材料之间的化学反应会导致材料结构的变化和腐败，从而降低电池容量和性能。2.一般化学电源的活性物质储存在电池内部，限制了电池容量。

1.概念：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。2.燃料电池与前两种电池的区别：一、燃料电池①燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应；②工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断进行反应，生成物不断被排出；③通入燃料的一级为负极，通入助燃剂（O2等）的一级为正极。

3.燃料电池的优点：①能连续不断地提供电能；②能量转换率高，有利于节约能源；③排放的污染物少甚至零排放，绿色环保。一、燃料电池

二、燃料电池的种类2H2+O2=2H2O4e-反应原理：1.氢氧燃料电池电极:Pt或石墨制作的惰性电极电解质溶液:硫酸溶液负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O思考2：电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？酸性减弱，pH变大。【备注】燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

不同电解质溶液下的燃料电池思考探究如果将电解质溶液由硫酸溶液换成氢氧化钾溶液呢？负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池工作一段时间后，上述溶液的pH如何变化？正极pH增大，负极pH减小，整个溶液的pH减小。

2.甲醇燃料电池（2）碱性条件（1）酸性条件总反应：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O总反应：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

负极：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O正极：O2+4e-+4H+=2H2O

负极：CH3OH-6e-+H2O=6H++CO2

3.熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。氢气和氧气以及熔融态碳酸盐形成的燃料电池。H2－2e－=H2O＋CO2＋CO32-O2＋4e－=＋2CO22CO32-负极：正极：

1.正极反应式的书写：燃料电池的正、负极均为惰性电池，起传导电子的作用，电极材料一般不参与反应。三、燃料电池电极反应式的书写①酸性溶液：正极发生还原反应，通入气体一般为O2。O2→O2-，根据电解质溶液不同，分为以下几种情况：O2-与H2O结合，生成OH-，其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-生成的O2-与H+结合生成水，其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O②碱性及中性溶液：③熔融碳酸盐中：O2-与CO32-不能结合，只能和CO2结合生成CO32-，其电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-④允许O2-通过的高温固体：O2+4e-=2O2-

2.负极反应式的书写：①在酸性溶液及熔融碳酸盐中，生成CO2燃料电池的负极通入的一定是燃料。②在碱性溶液中，生成CO32-若负极通入的是含碳元素的化合物，如CO、CH4、CH3OH等，碳元素均转化为+4价。若负极通入的是含氢元素的化合物，则最终产物都有H2O生