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乙醇燃料电池固体氧化物,熔融碳酸盐下的总反应正负级反应

乙醇燃料电池固体氧化物,熔融碳酸盐下的

总反应正负级反应

正极发生的反应：O2+2CO2 +4e-=2CO32-，

负极反应：CH4 8e- + 4CO32-=5CO2 + 2H2O；

由于电解质为熔融的K2CO3，且不含O2-和HCO3-，生成的CO2不会与CO32-反应生成HCO3 -的，该燃料电池的总反应式为CH4+2O2=CO2+2H2O。

高中电化学部分-----燃料电池电极反应方程式书写

燃料电池反应书写对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。 1、燃料电池总反应方程式的书写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。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。 2、燃料电池正极反应式的书写因为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五种情况归纳如下。 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O2＋4H++4e-=2H2O。 ⑵电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-。 ⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。 ⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-。综上所述，燃料电池正极反应式本质都是O2＋4e-=2O2-，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。 3、燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。不同的可燃物有不同的书写方式，要想先写出负极反应式相当困难。一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。下面主要介绍几种常见的燃料电池。一、氢氧燃料电池

燃料电池电极反应书写方法总结

燃料电池电极反应式书写“五步曲” 张耀峰党茹原电池知识是中学化学中的重要基本概念，也是近年来高考的热点，更是学生心目中的难点，在学习原电池时，学生尤其感到困惑的是电极反应式的书写，特别是燃料电池的电极反应式的书写，学生在学习此块知识时，往往问题百出，从而对化学学科的学习热情大大减少，为了帮助同学们准确把握这类电池的电极反应式的写法，我结合自己的十年教学经验，对此方面的知识进行一个归纳总结，仅供大家参考。一．燃料电池介绍燃料电池是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的电池。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”，而是一个“发电厂”。燃料电池有别于原电池，因为需要穏定的氧和燃料来源，以确保其运作供电。此电池的优点是可以提供不间断的稳定电力，直至燃料耗尽。最常见的燃料电池就是氢氧燃料电池及一些有机物燃料电池。二．燃料电池中O2-的处理方法总结首先要明白的是燃料电池在书写的过程中要区分电解质溶液的区别，在酸性，碱性，熔融固态氧化物及熔融碳酸盐四种不同的介质中，电极反应式书写不同，这里涉及到O2-的处理方式： 1.酸性介质：O2-+2H+=H2O 2. 碱性介质：O2-+H2O=2OH- 3.熔融碳酸盐介质：O2-+CO = CO32- 2

4.熔融固态氧化物介质：O2-不作处理三．燃料电池在不同介质中正极电极反应式书写汇总在掌握O2-在不同介质中的处理方式以后，书写燃料电池的正极反应就变得非常容易，需要明白的是所有的燃料电池正极都发生还原反应，而且在同一介质中，正极反应的书写完全相同，下面是对正极反应式的书写汇总，大家可以结合以上O2-的处理方式进行理解 1.酸性（质子交换膜）燃料电池： O2+4e-+4H+=2H 2 2.碱性燃料电池： O2+4e-+2H20=4OH- =2CO32- 3.熔融碳酸盐燃料电池：O2+4e-+2CO 2 4.熔融固态氧化物燃料电池：O2+4e-= 2O2- 四．燃料电池负极电极反应式书写“五步曲”，以上燃料电池正极电极反应我们根据O2-在不同介质中的处理方式很容易写出，而负极电极反应式的书写可能会有难度，我今天要讲两种方法书写，第一种方法就是大多数同学能够掌握的总反应方程式减正极电极反应即为负极电极反应，而对于此方法存在的弊端之一就是有的同学不能够准确写出总反应方程式，弊端之二就是有的学生在减法过程中或者移项过程中由于粗心大意出现错误，我今天介绍的第二种方法很好的避免了这些问题，这就是我接下来所要讲的“五步曲”，“五步曲”的应用主要是在有机燃料电池，对于氢氧燃料电极反应式较简单，在这里不作说明。 ⑴确定负极材料，即为电池中的燃料；

燃料电池电极方程式的书写

燃料电池电极方程式的书写燃料电池是一种不经过燃烧，而通过化学反应将燃料的化学能直接转化为电能的装置。其放电过程无污染、无噪音、高效率，是一种绿色电池。燃料电池虽然种类多样，但其基本结构类似：电极材料一般是惰性电极，具有很强的催化能力，如铂电极、活性炭电极等，还原剂（燃料）在电池的负极发生反应，氧化剂（通常是氧气或空气）在电池的正极发生反应，其组成一般可表示为：（－）燃料—电解质—Ｏ２（＋）。常见的电解质有水性电解质、固体氧化物电解质和熔融碳酸盐电解质等。以下根据燃料电池电解质的不同，其电极反应方程式的书写方法：一、水性电解质（酸性、中性或碱性的溶液）燃料电池电极反应方程式的书写比较复杂，但有一定规律可循，通常按下述三个步骤可以顺利写出电极方程式：１．写总反应：电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可以根据燃料的燃烧反应写出燃料电池的总反应。２．写出正极反应：燃料电池的正极为Ｏ２得电子的反应，１个Ｏ２分子得到４个电子转变成２个Ｏ２－，但应注意Ｏ２－在电解质溶液中不能稳定存在，如果是酸性电解质，Ｏ２－要结合Ｈ＋生成Ｈ２Ｏ：Ｏ２＋４ｅ－＋４Ｈ＋＝２Ｈ２Ｏ；如果电解质溶液显碱性或中性，则Ｏ２－与Ｈ２Ｏ结合生成ＯＨ－：Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－。３．根据电池的总反应和正极反应凑出负极反应，要求正、负极反应相加能得到总反应。该步骤的技巧是要将总反应方程式和正极反应中Ｏ２前的计量数化为相同值，然后相减。例１．写出氢氧燃料电池分别以稀Ｈ２ＳＯ４、ＮａＯＨ和Ｎａ２ＳＯ４溶液作电解质时的电极反应。解析：氢氧燃料电池的组成可以表示为（－）Ｈ２—电解质

—Ｏ２（＋），Ｈ２在负极参加反应被氧化为Ｈ＋，Ｈ＋在酸性或中性溶液中能稳定存在，但在碱性溶液中，Ｈ＋要与电解质溶液中的ＯＨ－结合生成Ｈ２Ｏ。Ｏ２在正极参加反应，根据前面的介绍，可以写出Ｏ２在不同电解质溶液中的电极反应。答案为：Ｈ２ＳＯ４溶液：（－）Ｈ２－２ｅ－＝２Ｈ＋，（＋）Ｏ２＋４ｅ－＋４Ｈ＋＝２Ｈ２Ｏ；ＮａＯＨ溶液：（－）Ｈ２－２ｅ－＋２ＯＨ－＝２Ｈ２Ｏ，（＋）Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－；Ｎａ２ＳＯ４溶液：（－）Ｈ２－２ｅ－＝２Ｈ＋，（＋）Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－。将这些正负极反应叠加起来，得到氢氧燃料电池的总反应都是２Ｈ２＋Ｏ２＝２Ｈ２Ｏ。例２．写出甲烷燃料电池以ＫＯＨ为电解质的电极反应方程式。解析：该电池的组成可以表示为（－）ＣＨ４—ＫＯＨ—Ｏ２（＋），第一步写出该电池的总反应，ＣＨ４的燃烧反应为：ＣＨ４＋２Ｏ２＝ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ，但注意生成的ＣＯ２要和电解质溶液ＫＯＨ发生反应：ＣＯ２＋２ＫＯＨ＝Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ，将上述两方程式叠加，得到该燃料电池的总反应：ＣＨ４＋２Ｏ２＋２ＫＯＨ＝Ｋ２ＣＯ３＋３Ｈ２Ｏ。第二步写出Ｏ２在正极的反应，根据前面的介绍，可以写出Ｏ２在碱性溶液ＫＯＨ中的电极反应：Ｏ２＋４ｅ－＋２Ｈ２Ｏ＝４ＯＨ－。将正极反应和总反应中Ｏ２的计量数化为相同值，即为２Ｏ２＋８ｅ－＋４Ｈ２Ｏ＝８ＯＨ－。第三步凑出负极反应为：ＣＨ４－８ｅ－＋１０ＯＨ－＝ＣＯ３２－＋７Ｈ２Ｏ，即ＣＨ４在负极被氧化成ＣＯ２，在碱性溶液中转变成ＣＯ３２－和Ｈ２Ｏ。二、固体氧化物电解质固体氧化物电池是一种新型的燃料电池，电解质在熔融状态下能传导Ｏ２－，通常是掺杂氧化钇（Ｙ２Ｏ３）的氧化锆（Ｚ

燃料电池原理及习题解答

燃料电池原理及习题解答在中学阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；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。下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。 1、燃料电池总反应方程式的书写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。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO32-离子和H2O，即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。 2、燃料电池正极反应式的书写因为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五种情况归纳如下。 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O2＋4H++4e-=2H2O。 ⑵电解质为中性或碱性电解质溶液（如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液）在中性或碱性环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子只能结合H2O生成OH-离子，故在中性或碱性电解质溶液中，正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-。 ⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）在熔融的碳酸盐环境中，O2-离子也不能单独存在，O2-离子可结合CO2生成CO32-离子，则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-。 ⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过，故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-。综上所述，燃料电池正极反应式本质都是O2＋4e-=2O2-，在不同电解质环境中，其正极反应式的书写形式有所不同。因此在书写正极反应式时，要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。 3、燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。不同的可燃物有不同的书写方式，要想先写出负极反应式相当困难。一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。

乙醇燃料电池四种环境方程式书写

乙醇燃料电池四种环境方程式书写法一：常用方法电极：惰性电极;燃料包含：h2;烃如：ch4;醇如：c2h5oh等。电解质涵盖：①酸性电解质溶液例如：h2so4溶液;②碱性电解质溶液例如：naoh溶液;③熔融氧化物例如：y2o3;④熔融碳酸盐例如：k2co3等。本文源自化学自习室! 第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的冷却反应一致，若产物能够和电解质反应则总反应为碘苯后的反应。本文源自化学自习室! 如氢氧燃料电池的总反应为：2h2+o2=2h2o;甲烷燃料电池(电解质溶液为naoh溶液)的反应为： ch4+2o2=co2+2h2o① co2+2naoh=na2co3+h2o② ch4+2o2+2naoh=na2co3+3h2o 本文源自化学自习室! 本文来自化学自习室! 根据燃料电池的特点，通常在负极上出现还原成反应的物质都就是o2，随着电解质溶液的相同，其电极反应有所不同，其实，我们只要记诵以下四种情况： (1)酸性电解质溶液环境下电极反应式： o2+4h++4e-=2h2o (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式： o2+2h2o+4e-=4oh- (3)固体电解质(高温下能传导o2-)环境下电极反应式： o2+4e-=o2- (4)熔融碳酸盐(如：熔融k2co3)环境下电极反应式： o2+2co2+4e-=2co32- 。第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式

电池的总反应和正、负极反应之间存有如下关系：电池的总反应式=电池负极反应式+电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物o2。 1、酸性条件燃料电池总反应：ch4+2o2=co2+2h2o① 燃料电池负极反应：o2+4h++4e-=2h2o② ch4-8e-+2h2o=co2+8h+ 2、碱性条件 ch4++2naoh=na2co3+3h2o① o2+2h2o+4e-=4oh-② ch4+10oh--8e-=co +7h2o 3、液态电解质(高温下会传导o2-) 本文源自化学自习室! 燃料电池总反应：ch4+2o2=co2+2h2o① 燃料电池负极反应：o2+4e-=2o2-② ch4+o2--8e-=co2+2h2o 4，熔融碳酸盐(例如：熔融k2co3)环境下本文源自化学自习室! 电池总反应：ch4+2o2=co2+2h2o。负极电极反应式：o2+2co2+4e-=2co32- 。本文源自化学自习室! 电池总反应-正极电极反应式得负极反应式： ch4+4co32- -8e-=5co2+2h2o 法二：“碳氢归属法”和“电荷守恒法” 碳氢归属于法根据碳氢元素的归属配平反应式：碳变成二氧化碳或是碳酸盐，氢变成水或氢离子或是氢氧根，还要考虑产物是否与电解质溶液反应。

燃料电池电极反应式书写的规律

燃料电池电极反应式书写的规律山东省东营市利津县第二中学孙娟妮殷建鹏原电池知识是中学化学中的重要基本概念，也是近年来高考的热点，在学习原电池时，学生最感到困难的是电极反应式的书写，特别燃料电池的电极反应式的书写，为了帮助同学们准确把握这类电池的电极反应式的写法，我结合自己的教学体会谈谈这方面的问题，供大家参考。燃料电池是一种不经燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置，它和其它电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能的一种电池。燃料即化石燃料以及由此得到的衍生物，如氢、肼、烃、煤气等液体和气体燃料；氧化剂仅限于氧和空气。燃料电池基本结构与一般化学电源相同，由正极（氧化剂电极）、负极（燃料电极）和电解质构成，但其电极本身仅起催化和集流作用。燃料电池工作时，活性物质由外部供给，因此，原则上说，只要燃料和氧化剂不断地输入，反应产物不断地排出，燃料电池就可以连续放电，供应电能。氢氧燃料电池基本结构所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应的书写同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式的步骤类似于普通原电池，在书写时应注意以下几点： 1.电池的负极一定是可燃性气体，失电子，元素化合价升高，发生氧化还原反应；电池的正极一定是助燃性气体，得电子，化合价降低，发生还原反应。 2.燃料电池两电极材料一般都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，两电极只是传导电子的作用。 3.电极反应式作为一种特殊的离子反应方程式，也必需遵循原子守恒，得失电子守恒，电荷守恒。

4.写电极反应时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应，在碱性电解质中，电极反应式不能出现氢离子，在酸性电解质溶液中，电极反应式不能出现氢氧根离子。 5.正负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相叠加后的电池反应必须是燃料燃烧反应和燃料产物于电解质溶液反应的叠加反应式。例1: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，电解质溶液通常选用KOH。在负极上氢气失去电子变成 H+进入溶液，H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O，因此在负极发生的反应为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，正极反应式为：O2 + H2O + 4e- = 4OH-。总反应为：2H2 + O2 = 2H2O 若在酸性条件下，负极反应式为：H2 +2e- = 2H+ 正极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2-，2O2- + 4H+ = 2H2O) 总反应为：2H2 + O2 = 2H2O。例2:甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液），甲烷燃料电池的电解质溶液为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。负极反应有：CH4– 8e- + 8OH- = CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- = CO32- + H2O，负极反应式为：CH4 + 10OH- + 8e- = CO + 7H2O 正极发生的反应有：O2 + 4e- = 2O2-和O2- + H2O = 2OH- 所以正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- [技巧1]燃料电池的负极反应，一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法。甲烷燃料电池总离子反应式为：CH4 + 2OH-+ 2O2 = CO + 3H2O ① 正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- ② 故负极反应式应为：①-②＊2 即得CH4 + 10OH- - 8e- = CO + 7H2O [技巧2]根据得失电子守恒，原子守恒，电荷守恒直接书写较复杂的负极电极反应式。负极中，甲烷被氧化为二氧化碳，二氧化碳在碱性条件不能存在，结合氢氧根生成碳酸根。甲烷中碳元素化合价由-4价升高到碳酸根中的+4价，故1 mol甲烷失去8 mol电子，结合 OH-生成1 mol CO，再根据电荷守恒，电极反应式右侧CO带两个单位负电荷，故左侧应该有10 mol OH-,再根据原子守恒，电极反应式右侧加上7 mol H2O。即得CH4+ 10OH-- 8e-

燃料电池

１. H2－O2燃料电池２. CO－O 燃料电池 2

３. CH 4－O 2 燃料电池

（＋）2H2O＋O2＋4e－=4OH－（4）如果以可以传导O2－离子的稀土元素的氧化物作为电池内部的导电，此时的电极反应式是：（－）2H2－4e－＋2O2－＝2H2O （＋）O2＋4e－＝2O2－（O2－在正极生成，向负极移动）（5）如果以可以传导H＋离子的固体物质作为电池内部导电。（－）2H2－4e－＝4H＋（＋）O2＋4H＋＋4e－＝2H2O（H＋在负极生成向正极移动，生成的H2O为气体）思考：下面的图就是一种氢氧燃料电池，它是以熔融的K2CO3作为电池内部导电，那么它的电极反应式又如何写呢？（－）2H2－4e＋2CO32－＝2CO2＋2H2O （＋）O2＋4e＋2CO2＝2CO32－

总反应依然为：2H2＋O2＝2H2O 既然上述几种情况都讨论了，对于用其他燃料无论是CH4、液化石油气、甲醇、CO 等做成的燃烧电池都可以得到相应的电极反应式。例如：将CH4与O 2（或空气）制造燃料电池（1）这个电池放电时发生的化学反应方程式为：CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l) 电池中电极发生反应负极发生的反应是CH4 + 4O2―– 8 e = CO2 + 2 H2O 正极发生的反应是2 O2 + 8 e = 4O2― 向外电路释放电子的电极是总反应：CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O，向外电路释放电子的电极是负极。在高中阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式并配平；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。此“三步法”具体如下： 1、燃料电池总反应方程式的书写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 2H 2+O 2 =2H 2 O。若燃料是含碳元素的可燃物，其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关，如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO 2和H 2 O，即CH 4+2O 2 =CO 2 +2H 2 O；在碱性电解质中生成CO 3 2-离子和H 2 O，即 CH 4+2OH-+2O 2 =CO 3 2-+3H 2 O。 2、燃料电池正极反应式的书写因为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O 2 得电子生成O2-离子，故正极反应式的基础都是O 2 ＋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五种情况归纳如下。

燃料电池电极反应式的书写

燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点，也是高考化学的常考考点之一，在书写时学生往往易错。参加北大附中课堂教学培训，感悟最深的是桑老师对燃料电池电极反应式的复习的处理，其复习教学设计如下：一、首先分清原电池的正、负极均为惰性电极，电极均不参与反应。二、正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子，根据电解质的不同，其负极电极反应式书写分以下几种情况：（1）在酸性溶液中生成的氧离子与氢离子结合生成水，其电极反应式为：O2 + 4e- + H+== 4H2O （2）在碱性溶液中,氧离子与氢氧根离子不能结合,只能与水结合生成氢氧根离子,其电极反应式为：O2 + 4e -+ 2H2O== 4OH- （3）在熔融碳酸盐中,氧离子与碳酸根离子不能结合，只能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，其电极反应式为：O2+2CO2-+4e-==2 CO32-（4）在熔融氧化物介质中，氧气得到电子转化为氧离子,其电极反应式为：O2 + 4e- == 2O2- 三、负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合，有以下几种情况： (1)若负极通入的气体是氢气,则 ①酸性液中H2 - 2e-== 2H+

②碱性溶液中H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O ③熔融氧化物中H2 - 2e- + O2- == H2O (2) 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在碱性溶液中生成碳酸根离子,熔融碳酸盐中生成二氧化碳，熔融氧化物中生成碳酸根离子。含有氢元素的化合物最终都有水生成。如CH3OH燃料电池：酸性溶液中负极反应式为:：CH3OH - 6e- + H2O == CO2↑+ 6H+碱性溶浚中负极反应式为：CH3OH - 8e- + 10OH- == CO32-+ 7H2O 氢氧燃料电池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；

熔融碳酸盐燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池： 1,工作原理：负2H2+2CO32- →2CO2+2H2O+4e- CO3穿过膜由正到负极，正O2+2CO2+4e-→2CO3 e-由负极经负载到正极总2H2+O2→2H2O 2关键材料隔膜：作用-隔离阴阳机；碳酸盐的载体；隔绝H2和O2的不透层要求-较高机械强度；耐高温熔盐腐蚀；工作状态下隔膜中充满电解质，并具有良好保持电解质性能。具有良好离子导电，电子绝缘性能正负极：作用-良好催化作用，使电解液在隔膜，阴阳极间良好分配要求-抗熔融盐腐蚀，良好催化性能，与隔膜有良好孔匹配双极板：作用-分配氧化剂与还原剂，并提供气体流动通道，同时起集流导电作用要求-良好集阻气功能，良好导电集流功能 4所选材料：隔膜LiAlO2 负极材料参杂AL Cr合金的Ni 正极材料NiO 双极板：不锈钢，镍基合金钢固体氧化物燃料电池 1工作原理负2H2+2O2-→2H2O+4e- O2-穿过膜由正极到负极正O2+4e-→2O2- e-由负极经负载到正极总2H2+O2→2H2O 2 关键材料：正负极材料，电解质，电池堆，连接及密封材料 3作用及基本要求：电解质：作用-隔离氧化剂与还原剂给O2-提供通道要求-致密薄膜，良好稳定性，较高离子导电，无电子导电负极材料：YSN：支撑，对H＊还原有催化作用；提供通道，使Ni均匀分布 Ni-YSN：稳定性好；高导电率；与电解质有良好相容性和热膨胀匹配性；催化性能好；高透气性正极材料：作用-增大催化反应面积，传导电子，支撑要求：多孔性，高导电性，与固体电解质有高化学和热相容性及相近的膨胀系数，催化性能好，稳定性好。连接材料：作用-连接阴阳极，分离燃料与氧化剂，构成流场，导电要求，良好力学性能，良好化学稳定性，高电导率，接近YSZ的热膨胀系数密封材料：作用-起组件与双极连接间密封作用要求-高温下密封性好，稳定性高，与固体电解质及连接板材料热膨胀系数相近，兼容性好 4所选材料：电解质：易稳定的氧化铝YSZ 阳极材:Ni-YSN 阳极材料,LSM 连接材料：LCC及Cr-Ni合金密封材料：Prery玻璃，玻璃/陶瓷复合材料锂离子电池 1工作原理：正LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe- 充电时Li+由正极到负极负C+xLi++xe-→LixC e-由正极→负极，其中Li+为可逆嵌入与脱嵌2基本组成：正极，负极，电解液 3组成材料：负极材料为石墨（附着在负极铜箔两侧正极材料为LiCoO2（附着在铅箔上）电解液：电解质锂盐LiPF6 质子交换膜燃料电池

熔融碳酸盐_电极反应式书写

29．②以铝材为阳极，在H 2SO 4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为。（4）用K 2EO 4和Zn 作原料的电池是一种新型可充电电池，该电池长时间保持稳定的放电电压。其总反应可写成：3Zn ＋2K 2EO 4＋8H 2O 3Zn(OH)2＋2E(OH)3＋4KOH ，则充电时的阳极反应是。 2．熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池，其工作原理如下图所示：（1）电极b 是该燃料电池的（填“正”或“负”）______极。（2）若以氢气为燃料，则A 是（填化学式），Y 是（填化学式）； CO 32－的移动方向是移向（填“电极a ”或“电极b ”）；电极b 的电极反应。（4）该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH 4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH 4 + 4CO 32- 8e －= 5CO 2 + 2H 2O 。①正极电极反应。 5．（2010宣武一模26）氨气是一种重要的物质，可用于制取化肥和硝酸等。（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N 2、H 2为电极反应物，以HCl －NH 4Cl 为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式。 2、 ⑵1998年希腊亚里士多德大学的两位科学家采用高质子导电性的SCY 陶瓷（能传导H +），从而实现了高转化率的电解法合成氨。阴极的电极反应式为。 8、（2011丰台区26（2）③ 铁屑与石墨能形成微型原电池，SO 32—在酸性条件下放电生成H 2S 进入气相从而达到从废水中除去Na 2SO 3的目的，写出SO 32— 在酸性条件下放电生成H 2S 的电极反应式：。 2．普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为：2Cu+ Ag2O= Cu2O 十 2Ag 下列有关说法正确的是 A ．工业上以黏土、石灰石和石英为主要原料来制造普通水泥 B ．负极的电极反应式为 2Cu 十 2OH- —2e-==Cu2O + H2O C ．测量原理示意图中，电流方向从 Cu 经过导线流向 Ag2O D ．电池工作时，溶液中 OH-向正极移动 10．Li —SOCl 2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是 LiAlCl 4—SOCl 2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl 2 =4LiCl+S +SO 2。（1）电池的负极材料为，发生的电反应为；（2）电池正极发生的电反应为；（3）SOCl 2易挥发，实验室中常用NaOH 溶液吸收SOCl 2，有Na 2SO 3和NaCl 生成。如果把少量水滴到SOCl 2中，实验现象是，反应的化学方程式为；（6）氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，试写出该反应的化学方程式，科学家利用此原理，设计成氨气一氧气燃料电池，则通入氨气的电极是（填 “正极”或“负极”）；碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为。负载电极a 电极b A B X Y Y Y 熔融盐Z － e －

学习园地多种燃料电池电极反应式的书写

燃料电池是原电池的具体应用，是应用前景非常广阔的绿色化学能源，在近几年的高考试卷中相关内容的考查也颇受青睐，尤其是不同环境中电极反应式的书写让很多学生伤透脑筋。为了帮助学生准确把握常见燃料电池电极反应式的书写方法，笔者结合个人的教学实践经验谈谈这方面的问题。一、常见燃料电池的种类燃料电池种类繁多，除了氢氧燃料电池，还有熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、金属空气电池等。随着研究的深入还会有新的燃料电池出现。一般可根据燃料的燃烧反应写出燃料电池的总反应式，如氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O22H2O。但要注意电解质环境，如在碱性环境中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-CO2-3+3H2O。燃料电池的工作原理遵循氧化还原反应的有关规律，即负极失电子，化合价升高，正极得电子，化合价降低。因此一般正极反应式的书写基础都是O2+4e-2O2-，而O2-的何去何从与电解质环境有关，现将常见四种电解质环境中正极反应式的书写归纳如下。（1）酸性溶液（如稀硫酸）在正极O2+4e-2O2-，酸性溶液中2O2-+4H+2H2O，因此正极反应式为O2+4e- +4H+2H2O。（2）碱性溶液（如氢氧化钾溶液）在正极O2+4e-2O2-，碱性溶液中2O2-+2H2O4OH-，因此正极反应式为O2+4e- +2H2O4OH-。这里注意（1）、（2）两种情况均为含水环境。（3）熔融的碳酸盐为电解质（如熔融K2CO3）说明：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为燃气，空气与CO2的混合气体为助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。在正极O2+4e-2O2-，熔融的碳酸盐中2O2-+2CO22CO2-3，因此正极反应式为 O2+4e-+2CO22CO2-3。（4）固体氧化物为电解质（如固体氧化锆-氧化钇，可传导O2-）说明：固体氧化物燃料电池是美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过，该电池的工作原理如图1所示，其中多孔电极a、b均不参加电极反应。正极反应式应为O2+4e-2O2-。