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燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写技巧.docx

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燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写技巧.docx

上传人:读书百遍 2021/4/24 文件大小:15 KB

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燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写技巧.docx

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文档介绍:燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写技巧

  燃料电池是一个不经过燃烧,而经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,是一个绿色电池。燃料电池即使种类多样,但其基础结构类似:电极材料通常是惰性电极,含有很强的催化能力,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,其组成通常可表示为:-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。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能够顺利写出电极方程式。
  1.写总反应:电化学反应的最终产物和燃料燃烧的产物相同,能够依据燃料的燃烧反应写出燃料电池的总反应,假如电解质参加反应,应写最终产物。
  2.写出正极反应:燃料电池的正极为O2得电子的反应,但不一样电解质下氧气得电子后的产物不一样。
  3.依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:一定要使得总反应方程式和正极反应中的电子数相同的情况下,再相减。
  一、水性电解质酸性、中性或碱性的溶液
  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,假如是酸性电解质,O2-要结合H+生成:O2+4H++4e-→2H2O;假如电解质溶液显碱性或中性,则O2-和H2O结合生成OH-:O2+2H2O+4e-→4OH-。
  二、固体氧化物电解质
  固体氧化物电池是一个新型的燃料电池,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ZrO2晶体。负极通入燃料如丁烷则负极C4H10+13O2--26e-→4CO2+5H2O,正极通入空气,正极反应为O2+4e-→2O2-,其电池组成能够表示为-燃料-ZrO2、Y2O3-O2+。
  三、熔融碳酸盐电解质
  熔融碳酸盐电池的电解质通常为熔融K2CO3、Na2CO3等,其负极通入CO,正极通入的是空气和CO2的混合气体,O2先得电子后变成O2-,继而O2-会和CO2结合成CO32-,因此正极反应方程式为O2+2CO2+4e-=2CO32-,电池组成通常表示为-燃料|K2CO3|O2+2CO2+。
  例:一个新型的熔融盐燃料电池含有高发电效率而备受重视,现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质,一极通入CO气体,另一极通入空气和CO2的混合气体,制得燃料电池。该电池工作时的总反应式为2CO+O2=2CO2,正极反应为O2+2CO2+4e-→2CO32-,由此可得负极反应为2CO+2CO32-→4CO2+4e-。
  在教学过程中,笔者逐步总结出另一个方法,更为简练,更适合于高三复****用,可分