4.1.3.燃料電池課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

燃料電池1.能理解燃料電池的工作原理。會寫電極反應(yīng)式。2.能說出廢舊電池對環(huán)境的危害,樹立環(huán)保意識。學(xué)習(xí)目標(biāo)拓展創(chuàng)新（1）氫氧燃料電池

新型燃料電池電極:Pt制作的惰性電極燃料電池的優(yōu)點(diǎn)(1)能量轉(zhuǎn)化率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率超過80%,普通燃燒過程能量轉(zhuǎn)換率僅30%多。(2)污染小。思考感悟燃料電池是利用燃料直接燃燒產(chǎn)生的熱量發(fā)電嗎?為什么?不是。燃料電池產(chǎn)生電流的過程并非燃料的直接燃燒,而是燃料和氧化劑(氧氣)分別在原電池的兩極上發(fā)生反應(yīng),實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。工作原理(1)電極:所用電極一般為惰性電極。負(fù)極:H2、烴、甲醇、肼均可作燃料,失電子發(fā)生氧化反應(yīng);正極:空氣或O2作氧化劑得到電子;電子沿導(dǎo)線連續(xù)不斷地把燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電解質(zhì):所用電解質(zhì)為酸、堿、熔融氧化物、熔融鹽、由于燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給并在電極上進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出，因此可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e－=4H+

O2+4H+

+4e－=2H2O2H2-4e－=4H+

O2+2H2O+4e－

=4OH－2H2+4OH－-4e－=4H2OO2+2H2O+4e－

=4OH－1、氫氧燃料電池下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確的是(

)電極是負(fù)極電極的電極反應(yīng)為:4OH－-4e－2H2O+O2↑C.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置B[特別提醒]

(1)書寫電極反應(yīng)式時(shí)，注意介質(zhì)是否參加反應(yīng)。堿性介質(zhì)的電極反應(yīng)中不能出現(xiàn)H＋，酸性介質(zhì)的電極反應(yīng)中不能出現(xiàn)OH－。(2)燃料電池的正極(O2作氧化劑)①酸性條件：

O2＋4e－＋4H＋=2H2O②堿性或中性條件：

O2＋4e－＋2H2O=4OH－③高溫?zé)o水固體電解質(zhì)：

O2＋4e－=2O2－

熔融碳酸鹽：

O2＋4e－＋2CO2

=2CO32－O2-在水溶液中不存在,在酸性環(huán)境中結(jié)合H+生成H2O,在中性或堿性環(huán)境中結(jié)合H2O生成OH－。2、甲烷-氧氣燃料電池該電池用金屬鉑片插入酸性溶液中作電極，兩極上分別通甲烷和氧氣負(fù)極CH4+2H2O-8e-

＝CO2

+8H+正極O2+4H++4e-

＝2H2O總反應(yīng)式CH4+2O2

＝CO2+2H2O2、甲烷-氧氣燃料電池該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，兩極上分別通甲烷和氧氣總反應(yīng)式CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O正極O2+2H2O+4e-

＝4OH-負(fù)極CH4+10OH--8e-

＝CO32-+7H2O2、甲烷-氧氣燃料電池該電池用金屬鉑片插入固體電解質(zhì)中作電極，兩極上分別通甲烷和氧氣負(fù)極CH4+4O2--8e-

＝CO2

+2H2O正極O2+4e-

＝2O2-總反應(yīng)式CH4+2O2

＝CO2+2H2O2、甲烷-氧氣燃料電池該電池用金屬鉑片插入熔融碳酸鉀中作電極，兩極上分別通甲烷和氧氣負(fù)極CH4+4CO32--8e-＝5CO2+2H2O正極O2+4e-+2CO2

＝2CO32-總反應(yīng)式CH4+2O2

＝CO2+2H2O3、氨氣燃料電池①酸性條件②堿性或中性條件③高溫?zé)o水固體電解質(zhì)

2NH3-6e-

＝N2+6H+負(fù)極2NH3-6e-+6OH-

＝N2+6H2O2NH3-6e-+3O2-

＝N2+3H2O4、鋁-空氣-海水電池

1991年，我國首創(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)電流。

負(fù)極：4A1-12e-

＝4A13+

正極：3O2+6H2O+12e-

＝12OH-

電池總反應(yīng)式為：4A1+3O2+6H2O＝4A1(OH)3

這種海水電池比“干電池”的能量高20～50倍。直接供氨式固態(tài)氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該電池的說法正確的是(

)

D

B一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應(yīng)為：2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O，有關(guān)此電池的推斷正確的是()A．正極反應(yīng)為14H2O+7O2+28e-=28OH-B．放電一段時(shí)間后，負(fù)極周圍的pH升高C．每消耗1molC2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為28molD．放電過程中KOH的物質(zhì)的量濃度不A思考討論回收廢舊電池的意義是什么？充電電池的反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎？判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)堿性鋅錳電池是一次電池,其中MnO2是催化劑,可使鋅錳電池的比能量高、可儲存時(shí)間長。(

)(2)一次電池中能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)消耗到一定程度后,就不能繼續(xù)使用了。(

)(3)手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池。(

)(4)鉛酸蓄電池放電時(shí),正極與負(fù)極質(zhì)量均增大。(

)(5)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒,然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。(

)(6)氫氧燃料電池在堿性電解質(zhì)溶液中負(fù)極反應(yīng)為H2-2e-══2H+。(

)×√×√××陌生原電池裝置的知識遷移燃料電池按要求書寫不同“介質(zhì)”下甲醇燃料電池的電極反應(yīng)式。(1)酸性介質(zhì)，如H2SO4溶液：總：

。負(fù)極：

。正極：

。(2)堿性介質(zhì)，如KOH溶液：總：

。負(fù)極：

。正極：

。CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H＋2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2OO2＋4e－＋4H＋=2H2O2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O2CH3OH－12e－＋16OH－=2CO32－＋12H2O3O2＋12e－＋6H2O=12OH－(3)熔融鹽介質(zhì)，如K2CO3：總：

。負(fù)極：

。正極：

。(4)摻雜Y2O3的ZrO3固體作電解質(zhì)，在高溫下能傳導(dǎo)O2－：總：

。負(fù)極：