化學(xué)：燃料電池的總反應(yīng)是都一樣的嗎？是什么？

【專家解說】：燃料電池是一種不經(jīng)燃燒，將燃料的化學(xué)能經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意溶液環(huán)境（即酸性、堿性或中性）一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。現(xiàn)以氫氧燃料電池和甲烷燃料電池為例進(jìn)行說明： 氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）做電極材料，負(fù)極通入H2，正極通入 O2。 （1）電解質(zhì)若為中性 正極：O2 + 4e- = 2O2- 負(fù)極：H2 +2e- = 2H+ 總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O （2）電解質(zhì)若選用KOH。 在負(fù)極上氫氣失去電子變成 H+進(jìn)入溶液，H+又與溶液中的OH-繼續(xù)反應(yīng)生成H2O，因此在負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為 H2 – 2e- = 2H+ ,H+ + 2OH- = H2O,所以負(fù)極的電極反應(yīng)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(dú)存在，只能結(jié)合H2O生成OH-即：O2- + H2O = 2OH- ，因此正極反應(yīng)式為：O2 + H2O + 4e- = 4OH- ； 總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O。 （2）若在酸性條件下， 負(fù)極反應(yīng)式為：H2 +2e- = 2H+ 正極反應(yīng)式為：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 〔 O2 + 4e- = 2O2- ，2O2- + 4H+ = 2H2O 〕 總反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O 又如：甲烷燃料電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液 因?yàn)榧淄槿剂想姵氐碾娊赓|(zhì)溶液為KOH，生成的CO2還要與KOH反應(yīng)生成K2CO3，所以總反應(yīng)為：CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O。 負(fù)極反應(yīng)有： CH4 – 8e- + 8OH- = CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- = CO32- + H2O， 負(fù)極反應(yīng)式為：CH4 + 10OH- + 8e- = CO32- + 7H2O 正極發(fā)生的反應(yīng)有：O2 + 4e- = 2O2- 和O2- + H2O = 2OH- 所以正極反應(yīng)式為：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-