-1化学能与电能4

化学反应与电能第4课时第一节

化学反应与能量变化3、燃料电池

燃料电池将燃料的化学能直接转化为电能，避免了燃料燃烧转化为热能，再转化为电能过程中的能量损失，能量转化率高。燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。

燃料电池：氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液.

负极：正极：总反应式：

2H2+O2=2H2O特点：

高效,环境污染少,外加设备供给氧化剂负极：通入燃料的一极；正极：通入氧化剂的一极。

O2+4e-+2H2O=4OH-2H2–4e-+4OH-=4H2O【注意】O2-在水溶液中不能单独存在，酸性溶液中与H+结合生成水；在碱性或中性溶液中与H2O结合生成OH-介质电池反应：2H2+O2

=2H2O酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极熔融态金属氧化物负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4e-

+2H2O=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4e-

+4H+

=4H2O2H2-4e-

+4OH-=4H2OO2+4e-+2H2O=4OH-（1）氢氧燃料电池【模型构建】燃料电池电极反应式的书写（1）列物质，标得失（2）看环境，配守恒（3）两式加，验总式---直接法2H2-4e-+2O2-＝2H2OO2+4e-＝2O2-

例2、(双选)2012年的伦敦奥运会有多个环保亮点，其中之一就是投入使用绿色能源的氢燃料电池出租车。已知某种汽车装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如下图所示。下列叙述中不正确的是

()。AC(-)(+)（2）甲烷燃料电池（电解质溶液为H2SO4

溶液）负极：正极：总反应：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O电解质溶液为KOH溶液

负极：正极：总反应：2O2+8e-+8H+=4H2OCH4+2H2O-8e-=CO2+8H+CH4+2O2=CO2+2H2O【注意】＋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。1、写总反应式：总反应式就是燃料燃烧的化学方程式（注意：在碱性介质中CO2继续与碱反应生成CO32-）3、写负极反应式，总反应式-正极反应式=负极反应式2、写正极反应式:

基础反应:O2+4e-=2O2-电解质正极反应酸性碱性（或中性）固体氧化锆-氧化钇熔融碳酸盐O2+4H++4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-O2+4e-=2O2－

O2+4e-+2CO2＝2CO32-【模型构建】燃料电池电极反应式的书写技巧---加减法例3、电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下，完成填空：(1)O2在电极b上发生_____反应；(2)溶液中OH-向电极___移动；(3)反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为____；(4)正极反应式为：____________________________；(5)负极反应式为：____________________________；还原a4:32NH3-6e-

+6OH-

=N2

+6H2OO2+4e-

+2H2O

=4OH-(-)(+)例4、(北京卷节选)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：_____________________________。还原NO＋O2－－2e－=NO2例5、熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式:

,正极反应式:

O2