求高中化學各種常見燃料電池的電極反應式

【專家解說】：一、氫氧燃料電池 氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）或石墨做電極材料，負極通入H2，正極通入 O2， 總反應為：2H2 + O2 === 2H2O 電極反應特別要注意電解質，有下列三種情況： 1．電解質是KOH溶液（堿性電解質） 負極發(fā)生的反應為：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以： 負極的電極反應式為：H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O； 正極是O2得到電子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在堿性條件下不能單獨存在，只能結合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH- ，因此， 正極的電極反應式為：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。 2．電解質是H2SO4溶液（酸性電解質） 負極的電極反應式為：H2 +2e- === 2H+ 正極是O2得到電子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在酸性條件下不能單獨存在，只能結合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此 正極的電極反應式為：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ，2O2- + 4H+ === 2H2O) 3. 電解質是NaCl溶液（中性電解質） 負極的電極反應式為：H2 +2e- === 2H+ 正極的電極反應式為：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 說明：1.堿性溶液反應物、生成物中均無H+ 2.酸性溶液反應物、生成物中均無OH- 3.中性溶液反應物中無H+ 和OH- 4.水溶液中不能出現O2- 二、甲醇燃料電池 甲醇燃料電池以鉑為兩極,用堿或酸作為電解質： 1． 堿性電解質（KOH溶液為例） 總反應式：2CH4O + 3O2 +4KOH === 2K2CO3 + 6H2O 正極的電極反應式為：3O2+12e- + 6H20===12OH- 負極的電極反應式為：CH4O -6e-+8OH- === CO32- + 6H2O 2. 酸性電解質（H2SO4溶液為例） 總反應: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O 正極的電極反應式為：3O2+12e-+12H+ === 6H2O 負極的電極反應式為：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2 說明：乙醇燃料電池與甲醇燃料電池原理基本相同 三、甲烷燃料電池 甲烷燃料電池以多孔鎳板為兩極,電解質溶液為KOH，生成的CO2還要與KOH反應生成K2CO3，所以總反應為：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。 負極發(fā)生的反應：CH4 – 8e- + 8OH- ==CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- == CO32- + H2O，所以： 負極的電極反應式為：CH4 + 10 OH- + 8e- === CO32- + 7H2O 正極發(fā)生的反應有：O2 + 4e- === 2O2- 和O2- + H2O === 2OH- 所以： 正極的電極反應式為：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH- 說明：掌握了甲烷燃料電池的電極反應式，就掌握了其它氣態(tài)烴燃料電池的電極反應式 四、鋁–空氣–海水電池 我國首創(chuàng)以鋁–空氣–海水電池作為能源的新型海水標志燈，以海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產生電流。只要把燈放入海水中數分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。 電源負極材料為：鋁；電源正極材料為：石墨、鉑網等能導電的惰性材料。 負極的電極反應式為：4Al－12e－===4Al3+； 正極的電極反應式為：3O2+6H2O+12e－===12OH－ 總反應式為：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 說明:鋁板要及時更換, 鉑做成網狀是為了增大與氧氣的接觸面積.