化学电池论文燃料电池论文.doc

文档介绍：:..化学电池论文燃料电池论文燃料电池电极方程式的书写摘要:燃料电池是一种不经过燃烧,通过化学反应将燃料的化学能直接转化为屯能的装置。很多中学生对其屯极方程式的书写有困难,文章按照电解质的不同,介绍了水性电解质、固体氧化物电解质和熔融碳酸盐电解质等类型的燃料电池的电极反应方程式的书写方法。关键词:燃料电池;电极方程式;水性电解质;固体氧化物;熔融碳酸盐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,如釦电极、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)在电池的正极发牛反应,其组成一般可表示为:(―)燃料一电解质一02(+)。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,介绍其电极反应方程式的书写方法:一、水性电解质(酸性、屮性或碱性的溶液)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::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。:燃料电池的正极为02得电子的反应,1个02分子得到4个电子转变成2个02—,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,02—要结合H+生成H2O:02+4e—+4H+=2H2O;如果电解质溶液显碱性或中性,则02—与H2O结合生成OH-:02+4e—+2H20=40H—。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02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H2S04、Na0H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(一)H2—电解质一02(+),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。02在正极参加反应,根据前面的介绍,可以写出02在不同电解质溶液中的电极反应。答案为:H2S04溶液:(-)H2-2e-=2H+, (+)02+4e-+4H+=2H20;NaOH溶液:(一)H2—2e—+20H—=2H2O, (+)O2+4e-+2H20=40H-;Na2SO4溶液:(-)H2-2e—=2H+, (+)02+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=2H20。。解析:该电池的组成可以表示为(一)CH4—K0H-02(+),笫一步写出该电池的总反应,CH4的燃烧反应为:CH4+2O2-CO2+2H20,但注意生成的C02要和屯解质溶液KOH发生反应:C02+2KOH=K2CO3+H2O,将上述两方程式叠加,得到该燃料电池的总反应:CH4+202+2K0H=K2C03+3H20o第二步写出02在正极的反应,根据前面的介绍,可以写出O2在碱性溶