燃料电池001.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,发展中的化学电源,燃料电池,高二化学 郑安庆,1967,年氢氧燃料电池首次被用作阿波罗宇宙飞船的电源。用两个多孔石墨电极（分别含有不同的催化剂）插入作为电解质的,30%,的,KOH,水溶液中，氧气和氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗。,氢氧燃料电池,燃料电池,是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。,燃料电池的分类,一、燃料电池的分类,1,.按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐,类或固体电解质,1,.1碱性燃料电池（AFC）,1,.,2,磷酸燃料电池（PAFC）,1,.,3,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),1,.,4,质子交换膜燃料电池（PEMFC）,1,.5固体氧化物燃料电池（SOFC）,2,.按燃料类型分。,2,.1氢燃料电池,2,.2甲烷燃料电池,2,.3甲醇燃料电池,2,.4乙醇燃料电池,氧气,氢气,A,氢氧燃料电池电极反应式的书写,多孔电极,多孔电极,电解质,电池总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,KOH,溶液,液体电解质,总反应：,O,2,+2H,2,=2H,2,O,负极：,2H,2,-4e+4OH,-,=4H,2,O,正极：,O,2,+4e+2H,2,O=4OH,-,氢氧燃料电池电极反应式的书写方法一：,第一步 判断原电池的正负极反应物；,第二步 根据电解质环境书写产物；,第三步 根据电子得失情况和电荷守恒配平 反应式；,第四步 检查。,注意：适时运用”减法“,氧气,氢气,A,负极,正极,氢氧燃料电池电极反应式的书写,KOH,溶液,多孔电极,多孔电极,电解质,液体电解质,H,2,SO,4,溶液,电池总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,当电解质溶液呈酸性时,:,负极：,2H,2,-4e,-,=4H,+,正极：,O,2,+4e,-,+4H,+,=2H,2,O,(2010,年安徽理综）某固体酸燃料电池以,CsHSO,4,固体为电解质传递,H,，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：,2H,2,+O,22H,2,O,，下列有关说法正确的是,(,),A,电子通过外电路从,b,极流向,a,极,B,b,极上的电极反应式为：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,C,每转移,0.1 mol,电子，,消耗,1.12 L,的,H,2,D,H,由,a,极通过固体酸电解质,传递到,b,极,例,1,解析：首先明确,a,为负极，这样电子应该是通过外电路由,a,极流向,b,，,A,错；,B,选项反应应为,O,2,+4e-+4H+=2H,2,O;C,没有告知标准状况。,D,负极：,2H,2,-4e,-,+2O,2,=2H,2,O,正极：,O,2,+4e,-,=2O,2,负极：,2H,2,-4e,-,=4H,+,正极：,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,氢氧燃料,电池固体电解质,下的电极反应,CsHSO,4,晶体（传导,H,+,）,掺杂,（,Y,2,O,3,的氧化锆,ZrO,2,晶体（传导,O,2-,）,小结：,（,1,）写出燃烧反应正确的化学方程式；,（,2,）根据电解液改写燃料电池总反应式；,（,3,）写出较简单一极的电极反应式,(,一般为正极,),；,（,4,）利用总方程式减去正极写出燃料电池的负极反,应式。,友情提醒：,特别注意电解质的,状态,，还要结合溶液的,酸碱性,，考虑,后续反应,。,燃料电池电极反应式的一般,书写步骤,：,（一）、书写总反应式,1,、如果是,氢氧燃料电池,无论以什么物质做电解质（固态、酸性、碱性），总反应式皆为：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,2,、如果是,含碳元素,的可燃物,酸性,电解质：总反应方程式,同燃烧的方程式,一样。,例：甲烷燃料电池的总反应方程式：,CH,4,+2O,2,=CO,2,+2H,2,O,碱性,电解质,由于燃烧,产物,CO,2,和碱液,反应,，,CO,2,+OH,=CO,3,2,+H,2,O,所以燃料电池的总反应方程式应该是燃烧方程式与,CO,2,和,碱液反应方程式,叠加后,的反应式，即：,甲烷燃料电池的总反应方程式：,CH,4,+2O,2,+2OH,=CO,3,2,+3H,2,O,（二）、书写正极反应式,1,、,酸性,电解质溶液（如,H,2,SO,4,溶液）,正极反应式：,O,2,+4H,+,+4e,=2H,2,O,2,、,碱性,电解质溶液（如,NaOH,或,KOH,溶液）,正极反应式：,O,2,+2H,2,O+4e,=4OH,以甲烷燃料电池为例来分析不同的环境下电极反应式的书写。,(1),酸性介质,(,如,H,2,SO,4,),负极：,_,；,正极：,_,；,总反应式：,_,。,CH,4,2O,2,=CO,2,2H,2,O,2O,2,8e,8H,=4H,2,O,CH,4,8e,2H,2,O=CO,2,8H,(2),碱性介质,(,如,KOH),负极：,_,；,正极：,_,；,总反应式：,_,。,(3)固体电解质,(,高温下能传导,O,2,),负极：,_,；,正极：,_,；,总反应式：,_,。,2O,2,8e,4H,2,O=8OH,CH,4,8e,4O,2,=CO,2,2H,2,O,2O,2,8e,=4O,2,CH,4,2O,2,=CO,2,2H,2,O,(4),熔融碳酸盐,(,如熔融,K,2,CO,3,),环境下,负极：,_,；,正极：,_,；,总反应式：,_,。,CH,4,2O,2,=CO,2,2H,2,O,3,、,熔融的碳酸盐,电解质（如,Li,2,CO,3,和,Na,2,CO,3,熔融盐混合物）,正极反应式：,O,2,+2CO,2,+4e,=2CO,3,2,4,、,固体,电解质（如固体氧化锆,氧化钇，固体电解质在高温下可允许,O,2,在其间通过）,正极反应式：,O,2,+4e,=2O,2,小结：,