常见的“燃料电池”的电极反应式的书写

发布时间:2017-03-14 22:19

燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是不一定两极是两根活动性不同的电极,也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多,下面主要介绍几种常见的燃料电池,希望达到举一反三的目的。

一、氢氧燃料电池

常见的“燃料电池”的电极反应式的书写

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.

常见的“燃料电池”的电极反应式的书写的评论条评论