燃料电池 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章化学反应与电能第一节原电池第3课时化学电源燃料电池使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI同济大学研制的燃料电池汽车－超越3号我国自主研发的燃料电池车神舟六号燃料电池发电系统燃料电池

一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提供电能。可供选择的燃料很多，如：氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态的燃料。④能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。【燃料电池与前几种电池的差别】②氧化剂与还原剂在工作时不断补充；③反应产物不断排出；①电极材料本身不参与氧化还原反应，只是一个催化转化元件，起传导电子的作用；【思考与讨论】1、尝试分析氢氧燃料电池的工作原理，写出电极反应式。

分析氢氧燃料电池的原电池四要素和工作原理电子导体电极材料电极材料离子导体电极反应物电极反应物原电池的电极材料都必须是金属吗？介质电池反应：2H2+O2=2H2O酸性负极正极碱性负极

正极中性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-【思考与讨论】2、若选择不同的电解质溶液（离子导体），对于电池有哪些影响？其他介质熔融氧化物（能传导O2—）注：溶液中不存在O2—熔融碳酸盐（能传导CO32—）甲烷燃料电池电解质H2SO4

KOH负极反应正极反应总反应CH4-8e-+2H2O=CO2↑+8H+

O2+4e-+4H+=2H2OCH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OO2+4e-+2H2O=4OH-

CH4+2O2=CO2↑+2H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O甲醇燃料电池电解质H2SO4

KOH

负极反应正极反应总反应CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+

O2+4e-+4H+=2H2O2CH3OH+3O2=2CO2↑+4H2OCH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2OO2+4e-+2H2O=4OH-

2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O方法指导书写步骤：（1）写出燃烧反应的化学方程式；（2）根据电解液改写燃料电池总反应；（3）写出正极的电极反应式(一般较简单);（4）由燃料电池总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？1、电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；2、将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3、负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关(如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32-形式存在)；4、溶液中不存在O2-：在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。方法指导随堂小练一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2—。下列对该燃料电池说法正确的是()

A．电池的总反应是：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O

B．在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

C．通入空气一极是正极,电极反应为：O2+4e-=2O2-

D．通入丁烷—极是正极,电极反应为：C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2OAC如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是(

)A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移C挑战高考废旧电池的危害与处理1.危害：废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质,如随意丢弃,会对生态环境和人体健康造成危害。2.处理方法：回收处理。电池在许多方面都有应用，军事上应用,移动装置上的应用，居民家庭的应用，空间领域的应用，固定的应用，运输上的应用等。一颗钮扣电池就能污染大约60万升水，相当于一个人一生的用水量，一节1号电池烂在土壤中，能使1平方米的土地失去农业利用价值。早在1971年召开的国际环境会议上，就提出了对环境污染最严重的五大害：汞、镉、铅、滴滴涕（DDT）和多氯联苯（PCB），其中与电池污染相关的就有三种，即汞、镉、铅。上述三种金属广泛存在于电池中，使用者丢弃后，电池在环境中自然腐蚀，大部分有害物质以各种形态进入环境中，直接污染水资源，再通过食物链进入人体，危害着人们的健康生活。随堂小练锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（

）A．Li是正极，电极反应为Li－e-=Li+B．Li是负极，电极反应为Li－e-=Li+C．Li是负极，电极反应为MnO2+e-=MnO2–D．Li是负极，电极反应为Li－2e-=Li2+B随堂小练熔融盐电池

用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质的燃料电池，CO为燃料，空气与CO2的混合气为助燃气，制得在650℃下工作的燃料电