化學(xué)電源燃料電池

1、化學(xué)電源第二課時(shí)第二課時(shí) 燃料電池燃料電池 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)書(shū)寫(xiě)下面三種會(huì)書(shū)寫(xiě)下面三種燃料電池在不同酸堿條件下電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式 1、氫氧燃料電池氫氧燃料電池 2、甲醇燃料電池、甲醇燃料電池 3、甲烷燃料電池、甲烷燃料電池 課前提問(wèn) 1、寫(xiě)出鉛蓄電池在放電時(shí) 負(fù)極電極反應(yīng)方程式為？ 正極電極反應(yīng)方程式為？ 總反應(yīng)方程式為？ 2、堿性鋅錳干電池負(fù)極反應(yīng)式為？堿性鋅錳干電池負(fù)極反應(yīng)式為？ 3、鋅銀電池（紐扣電池）負(fù)極反應(yīng)式為？、鋅銀電池（紐扣電池）負(fù)極反應(yīng)式為？ 燃料電池的工作原理 1、燃料電池是一種不經(jīng)燃燒，將燃料的（ ）能經(jīng)過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)變?yōu)椋?）能的裝置，2、和其它電池中的氧化

2、還原反應(yīng)一樣，都是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，但看不到火焰 3、它與原電池形成條件有一點(diǎn)相悖，不一定兩極是兩根活動(dòng)性不同的電極，也可以用相同的兩根電極。電極材料本身不參與反應(yīng)。 4、工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)的由外部供給，在惦記上不斷的進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷的被排出 5、優(yōu)點(diǎn) 一、氫氧燃料電池一、氫氧燃料電池 電極材料為_(kāi) ， 負(fù)極通入_，正極通入 _ 總反應(yīng)為：_ 1. 電解質(zhì)是KOH溶液（堿性電解質(zhì)） 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi) _ ： 正極是O2得到電子，反應(yīng)為_(kāi) 2、電解質(zhì)是H2SO4溶液（酸性電解質(zhì)） 負(fù)極的電極反應(yīng)式為： _ _ 正極是O2得到電子，反應(yīng)為_(kāi) 3、 電解質(zhì)是NaCl溶液（中性電解質(zhì)

3、） 負(fù)極的電極反應(yīng)式為： _ 正極的電極反應(yīng)式為： _電極電極: Pt制作的惰性電極制作的惰性電極負(fù)極負(fù)極: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正極正極: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 總反應(yīng)總反應(yīng)：2H2+ O22H2O拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新負(fù)極：負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+正極正極: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O三三. .新型燃料電池新型燃料電池 氫氧燃料電池氫氧燃料電池/甲烷電池甲烷電池/煤氣電池煤氣電池/海水海水-空氣電池空氣電池（1）若電解質(zhì)溶液為）若電解質(zhì)溶液為KOH（2）若電解質(zhì)溶液為酸性：）若電解質(zhì)溶液為酸性： 總反應(yīng)總反應(yīng)：2H2+ O22H2O你能

4、否寫(xiě)出在你能否寫(xiě)出在中性條件下的中性條件下的電池反應(yīng)呢？電池反應(yīng)呢？ 甲醇燃料電池甲醇燃料電池 甲醇燃料電池以_材料材料為兩電極 負(fù)極通入_，正極通入 _ 1. 電解質(zhì)是KOH溶液（堿性電解質(zhì)） 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)_ 正極是O2得到電子， 反應(yīng)為_(kāi) 總反應(yīng)方程式為總反應(yīng)方程式為_(kāi) ： 2、電解質(zhì)是H2SO4溶液（酸性電解質(zhì)） 負(fù)極的電極反應(yīng)_ 正極是O2，得到電子，反應(yīng)為_(kāi)， 總反應(yīng)方程式為總反應(yīng)方程式為_(kāi) 三、甲烷燃料電池三、甲烷燃料電池 1、甲烷燃料電池以多孔鎳板為兩極, 電解質(zhì)溶液為KOH， 2、負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)_ 正極是O2得到電子， 反應(yīng)為_(kāi) 總反應(yīng)方程式為總反應(yīng)方程式為_(kāi) 總結(jié)燃料電池電

5、極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法總結(jié)燃料電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法2.甲烷甲烷-氧燃料電池氧燃料電池 該電池用金屬鉑片插入該電池用金屬鉑片插入KOHKOH溶液中作電極，又在兩極溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣上分別通甲烷和氧氣: : 負(fù)極負(fù)極：CHCH4 4 + 10OH+ 10OH- - - 8e- 8e- - COCO3 32- 2- + 7H+ 7H2 2O O 正極正極：2O2O2 2 + 4H+ 4H2 2O + 8eO + 8e- - 8OH8OH- - 電池總反應(yīng)式為電池總反應(yīng)式為：CHCH4 4+2O+2O2 2+2KOH +2KOH K K2 2COCO3 3+3H+3H2 2O O 鋁

6、鋁空氣空氣海水電池海水電池 以鋁空氣海水電池作為能源的新型海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷被氧化而產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中數(shù)分鐘，就會(huì)發(fā)出耀眼的白光。 電源負(fù)極材料為_(kāi) ； 電源正極材料為石墨、鉑網(wǎng)等能導(dǎo)電的惰性材料。 負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)： 正極的電極反應(yīng)式為：_總反應(yīng)式為： _ 說(shuō)明:鋁板要及時(shí)更換, 鉑做成網(wǎng)狀是為了增大與氧氣的接觸面積。 1991 1991年，我國(guó)首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為電解年，我國(guó)首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。 負(fù)極負(fù)極：4A1-12e4A1-12e- -

7、4A14A13+3+ 正極正極：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- - 12OH12OH- - 電池總反應(yīng)式為電池總反應(yīng)式為：4A1+3O4A1+3O2 2+6H+6H2 2O O4A1(OH)4A1(OH)3 3 這種海水電池比這種海水電池比“干電池干電池”的能量高的能量高20205050倍。倍。 1. 電池的負(fù)極一定是_物質(zhì)，_電子，元素化合價(jià)_ ，發(fā)生_反應(yīng)； 電池的正極一定是_物質(zhì)，_電子，化合價(jià)_ ，發(fā)生_反應(yīng)。 2. 燃料電池兩電極材料一般都不_ ，反應(yīng)的是_ ，兩電極只是起傳導(dǎo)電子的作用。 3. 電極反應(yīng)式作為一種特殊的離子反應(yīng)方程式，也必需遵循原子守恒，得失

8、電子守恒，電荷守恒。 4. 寫(xiě)電極反應(yīng)時(shí)，要注意電解質(zhì)是什么，其中的離子要和電極反應(yīng)中出現(xiàn)的離子相對(duì)應(yīng)，在堿性電解質(zhì)中，電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)氫離子，在酸性電解質(zhì)溶液中，電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)氫氧根離子。 5. 正負(fù)兩極的電極反應(yīng)式在得失電子守恒的條件下，相疊加后的電池反應(yīng)必須是燃料燃燒反應(yīng)和燃料產(chǎn)物于電解質(zhì)溶液反應(yīng)的疊加反應(yīng)式。 當(dāng)堂檢測(cè) 1、資料P68例3、 2、資料P69 隨堂練習(xí)4、 增效作業(yè)3、 課后作業(yè) 資料P70、8、9、10 1、有人設(shè)計(jì)將兩根Pt絲作電極插入KOH溶液中，然后在兩極上分別通入甲醚（CH3OCH3）和空氣，構(gòu)成燃料電池。請(qǐng)判斷：（1）電極和電極的反應(yīng)物。（2）寫(xiě)出電極反

9、應(yīng)式。 正極： 3O2 + 12e + 6H2O = 12OH 負(fù)極：CH3OCH312e + 16OH = 2CO2 3 + 11H2O 兩式相加為電池總反應(yīng)：CH3OCH3 + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 5H2O，從總反應(yīng)方程式看出，在放電過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的堿性逐漸減弱。 2、可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是 A. 以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)式為：O2 + 2H2O + 4e 4OH B. 以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為： Al + 3OH3e Al(OH

10、)3 C. 以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變 D. 電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極 解析解析：電解質(zhì)溶液顯堿性或中性， 該燃料電極的正極發(fā)生反應(yīng)為：O2 +2H2O + 4e 4OH，A對(duì)；鋁作負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)應(yīng)該是鋁失去電子變?yōu)殇X離子，在氫氧化鈉的溶液中鋁離子繼續(xù)與過(guò)量的堿反應(yīng)生成偏鋁酸根，因此負(fù)極反應(yīng)為：Al + 4OH3eAlO2 + 2H2O，B錯(cuò)； 該電池在堿性條件下消耗了堿，反應(yīng)式為4Al + 3O2 + 4OH 4AlO2+ 2H2O，溶液pH降低，C錯(cuò)；電池工作時(shí)，電子從負(fù)極出來(lái)經(jīng)過(guò)外電路流到正極，D錯(cuò)。 答案：答案：A 以葡萄糖為燃料的微

11、生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是 A該電池能夠在高溫下工作 B電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6 + 6H2O24e 6CO2+ 24H+ C放電過(guò)程中，H+ 從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體 L 據(jù)報(bào)道，摩托羅拉公司的一種以甲醇為原料，以KOH為電解質(zhì)的用于手機(jī)的可充電的高效燃料電池，充一次電可持續(xù)使用一個(gè)月。 （1）關(guān)于該電池的敘述錯(cuò)誤的是_. 放電時(shí)，正極反應(yīng)為： O2 + 4e + 4H+ = 2H2O 放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為： CH3OH6e + 8OH = CO2 3 + 6H2O 充電時(shí)，原電池的負(fù)極與電源的正極相連接 充電時(shí)，陰極反應(yīng)為：4OH4e = 2H2O + O2 （2）若以熔融的K2CO3為電解質(zhì)，陽(yáng)極充入CO2與O2的混合氣體。試寫(xiě)出該燃料電池的電極反應(yīng)式： 負(fù)極_； 正極_。 答案：答案：（1） （2）負(fù)極：