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高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式

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高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式
几种常见的“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－＋6H2O＝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.
书写原则：
电子守恒 ——————电
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