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1、几种常见的燃料电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写是高考中的重要考点，原电池的种类很 多，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，就是两极不一定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 的工作原理及电极反应式的书写，希望从中发现规律，举一反三。一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（P t）或石墨做电极材料，负极通入H，正极通入02 2，总反应为：2H + O = 2HO2 2 2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：H + 2e- =
2、 2H+ ,2H+ + 20H- = 2H 0,所22以：负极的电极反应式为：H - 2e- + 20H- = 2H0；22正极是0得到电子，即：0 + 4e- = 202- ，02-在碱性条件下不能22单独存在，只能结合H0生成0H-即：202- + 2H0 = 40H-，因此，22正极的电极反应式为：0 + H0 + 4e- = 40H- 。222. 电解质是HSO溶液（酸性电解质）24负极的电极反应式为：H +2e- = 2H+2正极是0得到电子，即：0 + 4e- = 2O2- , 02-在酸性条件下不能 22单独存在，只能结合H+生成HO即：O2- + 2 H+ = H0,因此22正
3、极的电极反应式为：0 + 4H+ + 4e- = 2H0（0 + 4e- = 202- ，2 2 2202- + 4H+ = 2H0）23. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H -2e- = 2H+2正极的电极反应式为：0 + H0 + 4e- = 40H-22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0H-3. 中性溶液反应物中无H+和0H-4. 水溶液中不能出现02-二、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（K0H溶液为例）总反应式：2CH0 + 30 +4K0H二二二 2K C0 + 6H 04 2
4、2 3 2正极的电极反应式为： 30+12e- + 6H0=120H-22负极的电极反应式为：CHO -6e-+80H- = CO2-+ 6H04322.酸性电解质（HS0溶液为例）24总反应: 2CH0 + 30= 2C0 + 4H04 2 2 2正极的电极反应式为：30+12e-+12H+二二二6H 022负极的电极反应式为：2CHOT2e-+2HO = 12H+ 2CO4 2 2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KCO，所以总反应为：CH + 2KOH+ 2O = K CO234
5、223+ 3HO。2负极发生的反应：CH - 8e- + 80H =C0 + 6H0 CO +4 2 2 220H- = C0 2- + H0,所以：32负极的电极反应式为：CH + 10 0H- + 8e- = C0 2- + 7H0432正极发生的反应有：0 + 4e- = 202- 和02- + H0 = 20H- 所以：22正极的电极反应式为：0 + 2H0 + 4e- = 40H-22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（如 丁烷）燃料电池的电极反应式。练习：设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑 战性的课题之一,最近有人制造了一种燃料电池,一个电极
6、通入空气, 另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了 Y0的Zr0晶体，2 3 2它在高温下能传导02-，回答如下问题：(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是：(2) 这个电池的正极发生的反应是：,负极发生的反应是：，固体电解质里的02-的移动方向是：，向外电路释放电子的电极是：(3) 人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是。(4) 汽油燃料电池最大的障碍是氧化不完全产生堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间 这正是新一代化学家的历史使命。练习答案： (1)2CH +130=8C0+10H04 10 2 2 2(2) 130+52e=2 602-2CH +2 602-52e-=8C0+10H 0由通入2 4 10 2 2空气的电极移向通入汽油蒸汽的电极负极3)燃料电池具有较高的能量利用率。
