高中化学知识点:燃料电池
◎ 燃料电池的定义

燃料电池:

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电池。
(1)氧氧燃料电池以氢气为燃料(作负极),以氧气为氧化剂(作正极),可用酸性电解质(如稀H2SO4),也可用碱性电解质(如KOH)。
①若电解质是酸性的,在电极反应式中不能出现OH-
负极:  2H2-4e-===4H+
正极:O2+4e-+4H+===2H2O
总反应式:2H2+O2===2H2O
②若电解质是碱性的,在电极反应式中不能出现H+
负极:2H2+4OH- -4e-=== 4H2O
正极: O2+2H2O +4e- ===4OH-
总反应式: 2H2 +O2 === 2H2O
(2)甲烷一氧气燃料电池
若将金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通入甲烷和氧气。
负极: CH4+10OH- -8e-=== CO32- +7H2O
正极: 2O2+4H2O +8e- ===8OH-
总反应式:  CH4 +2O2 +2KOH ===K2CO3 +3H2O

◎ 燃料电池的知识扩展
燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置,能量转化率高,可达80%以上,而一般火电站热机效率仅在30%~40%之间。
燃料电池具有节约燃料、污染小的特点。燃料电池以还原剂(氢气、煤气、天然气、甲醇等)为负极反应物,以氧化剂(氧气、空气等)为正极反应物,中燃料极、空气极和电解质溶液构成。电极材料多采用多孔碳、多孔镍、铂、钯等贵重金属以及聚四氟乙烯,电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质等数种。以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气。空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气。
电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电池符号表示为:Ni|H2|KOH(30%)|O2|Ag
负极反应:2H2+4OH=4H2O+4e-
正极反应:O2+2H2O+4e-=4OH
总反应:2H2+O2=2H2O
◎ 燃料电池的知识拓展

新型化学电源的考查及解题指导:

近几年高考试题中出现的新型电池,有“氢镍电池”“高铁电池”“锌一锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”“燃料电池”(如新型细菌燃料电池、CO燃料电池)、“锂离子电池”“银锌电池~纽扣电池”等。这些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量 (单位质量释放的能量)高等特点。取材于这些知识点的试题,由于题材广、信息新、陌生度大,所以,大多数考生认为这类试题难度大,而难在何处又十分迷茫。实际上这些题目主要考查的是学生对信息的迁移应用能力。具体有以下几个考查角度:
1.新型电池“放电”时正、负极的判断
 
2.新型电池“放电”时,电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液巾的离子发生反应;对于较复杂的电极反应,可以利用总反幢方程式减去较简单一极的电极反应式,从而得到较复杂一极的电极反应式。
3.新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极,再根据充电时,阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。
4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电;再判断正、负极或阴、阳极,进而可确定离子的移动方向。

◎ 燃料电池的考试要求
暂无
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