常见的“燃料电池”的电极反应式的书写

常见的“燃料电池”的电极反应式的书写

　　燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是不一定两极是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池，希望达到举一反三的目的。

　　一、氢氧燃料电池

　　氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，

　　总反应为：2H2 + O2 === 2H2O

　　电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况：

　　1.电解质是KOH溶液(碱性电解质)

　　负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以：

　　负极的电极反应式为：H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O;

　　正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH- ，因此，

　　正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。

　　2.电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)

　　负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+

　　正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+=== H2O，因此

　　正极的电极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ，2O2- + 4H+ === 2H2O)

　　3. 电解质是NaCl溶液(中性电解质)

　　负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+

　　正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-

　　说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+

　　2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-

　　3.中性溶液反应物中无H+ 和OH-

　　4.水溶液中不能出现O2-

　　二、甲醇燃料电池

　　甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：

　　1. 碱性电解质(KOH溶液为例)

　　总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH === 2K2CO3 + 6H2O

　　正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH-

　　负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32- + 6H2O

　　2. 酸性电解质(H2SO4溶液为例)

　　总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O

　　正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O

　　负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2

　　说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同

　　三、甲烷燃料电池

　　甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。

　　负极发生的反应：CH4 – 8e- + 8OH- ==CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- == CO32- + H2O，所以：

　　负极的电极反应式为：CH4 + 10 OH- + 8e- === CO32- + 7H2O

　　正极发生的反应有：O2 + 4e- === 2O2- 和O2- + H2O === 2OH- 所以：

　　正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-

　　说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式，就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式

　　四、铝–空气–海水电池

　　我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。

　　电源负极材料为：铝;电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。

　　负极的电极反应式为：4Al-12e-===4Al3+;

　　正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e-===12OH-

　　总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

　　说明:铝板要及时更换, 铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.