专题30可充电电池燃料电池汇编
燃料电池分类及应用
燃料电池分类及应用燃料电池是一种直接将化学能转换为电能的装置，其工作原理是利用氢气与氧气在催化剂的作用下发生氧化还原反应，产生电能和水。
燃料电池根据催化剂的不同可以分为若干个分类，常见的有酸性燃料电池、碱性燃料电池、聚合物膜燃料电池等。
酸性燃料电池（PEMFC）是最早、也是最具发展前景的燃料电池技术之一。
其催化剂通常采用贵金属（如铂类）催化剂，质子交换膜作为电解质，常使用质子交换膜燃料电池（PEMFC）称呼。
酸性燃料电池的工作温度较低，通常在60-90摄氏度之间。
它具有启动快速、高功率密度、响应速度快、能量转化效率高等特点，因此被广泛应用于汽车、航空航天等领域。
碱性燃料电池（AFC）采用碱性电解质，如氢氧化钾溶液。
其催化剂通常采用铂或镍。
碱性燃料电池的工作温度通常较高，常在50-100摄氏度之间。
碱性燃料电池具有较好的电化学活性和稳定性，然而其难以处理碱性电解质和金属催化剂间的腐蚀问题限制了其实际应用。
聚合物膜燃料电池（PEFC）是一种基于固体聚合物电解质的燃料电池，也称为固体聚合物电解质燃料电池。
与酸性燃料电池类似，PEFC也采用了质子交换膜作为电解质。
PEFC的工作温度通常较高，可达80-140摄氏度。
PEFC具有瞬态响应快、能量转换效率高、启动时间短等优点，但其对纯净氢气的纯度要求较高。
除了以上三种主要的燃料电池分类，还有磷酸燃料电池（PAFC）、碳酸盐燃料电池（MCFC）、氟化物燃料电池（SOFC）等。
磷酸燃料电池（PAFC）使用磷酸液体作为电解质，温度较低，常在150-210摄氏度之间工作，适用于用于大型发电系统。
碳酸盐燃料电池（MCFC）的电解质是碳酸盐盐类溶液，工作温度较高，通常在600-800摄氏度之间，具有高效率、高热功率的特点，但由于温度高，应用范围较为局限。
氟化物燃料电池（SOFC）采用氟化物固体作为电解质，工作温度较高，通常在600-1000摄氏度之间，具有高效率、瞬态响应快等特点，但也面临耐高温和材料选择等方面的技术难题。
年高考化学小题精练系列专题28可充电电池燃料电池
专题28 可充电电池燃料电池〔总分值42分时间20分钟〕姓名：班级：得分：1．以下电池工作时，O2在正极放电是【答案】A考点：此题考察化学电源。
2．高铁电池是电动汽车首选电池之一，该电池工作原理为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，以下关于该电池放电时说法中正确是( )A．高铁电池产生电流从负极经外电路到达正极B．正极反响式为Zn+2OH--2e - =Zn(OH)2C．负极pH减小，正极pH增大，电解液pH增大D．每氧化1mol高铁酸钾转移3mol电子【答案】C【解析】试题分析：A．放电时，Zn作负极，高铁电池产生电流从正极经外电路到达负极，故A错误；B．正极上电极反响式为FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，故B错误；C．负极反响式为Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2，正极反响式为FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，所以负极pH减小、正极pH增大，根据电池反响式知，电解液pH增大，故C正确；D．高铁酸钾中Fe元素化合价由+6价变为+3价，所以高铁酸钾在反响中被复原，故D错误；应选C。
【考点定位】考察原电池和电解池工作原理【名师点晴】此题考察了原电池和电解池原理，根据电池反响式知，Zn元素化合价由0价变为+2价，所以Zn作负极，放电时，负极反响式为Zn+2OH--2e-═Zn(OH)2，正极反响式为FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH-，充电时阳极、阴极电极反响式与正负极电极反响式正好相反，放电时，电流方向与电子流动方向相反。
根据元素化合价与电池电极关系是解此题关键，书写电极反响式是学习难点，也是考试热点，要熟练掌握书写方法。
3．用氟硼酸〔HBF4，属于强酸〕代替硫酸作铅蓄电池电解质溶液，可使铅蓄电池在低温下工作时性能更优良，反响方程式为：Pb＋PbO2＋4HBF42Pb〔BF4〕2＋2H2O；Pb〔BF4〕2为可溶于水强电解质，以下说法正确是A．放电时负极反响为：PbO2＋4H＋＋2e－＝Pb2＋+2H2OB．充电时，当阳极质量增加23.9g时，溶液中有0.2 mol电子通过C．放电时，正极区pH增大D．充电时，Pb电极与电源正极相连【答案】C考点：考察原电池与电解池综合知识。
燃料电池课件
燃料电池课件燃料电池课件燃料电池是一种利用氢气和氧气反应产生电能的装置。
它具有高效能、无污染和低噪音等优点，因此在能源领域备受关注。
本文将介绍燃料电池的基本原理、分类、应用以及未来发展方向。
一、基本原理燃料电池的基本原理是利用氢气和氧气的氧化还原反应来产生电能。
在燃料电池中，氢气通过阳极（负极）进入电解质层，而氧气通过阴极（正极）进入电解质层。
在电解质层中，氢气发生氧化反应，产生电子和氢离子。
电子通过外部电路流动，形成电流，而氢离子则通过电解质层流动，进入阴极。
在阴极上，氢离子与氧气发生还原反应，生成水。
整个过程中，产生的电能可以用来驱动电动设备。
二、分类燃料电池根据不同的电解质材料和工作温度可以分为若干种类型。
常见的燃料电池包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等。
不同类型的燃料电池在工作原理、材料选择和适用场景等方面存在差异。
例如，PEMFC适用于低温环境，具有响应速度快、体积小的特点，常用于汽车和便携式设备；而SOFC适用于高温环境，具有高效能和长寿命的特点，常用于工业领域。
三、应用燃料电池在各个领域具有广泛的应用前景。
在交通领域，燃料电池可以用作汽车的动力源，取代传统的燃油发动机，实现零排放。
目前，许多汽车制造商已经推出了燃料电池汽车，并在市场上取得了一定的成功。
在能源领域，燃料电池可以用于家庭和商业建筑的电力供应，解决能源短缺和环境污染问题。
此外，燃料电池还可以用于便携式设备、航空航天等领域，为各种应用提供可靠的电源。
四、未来发展方向尽管燃料电池在能源转型中扮演着重要角色，但仍面临一些挑战和限制。
首先，燃料电池的成本较高，制约了其大规模应用。
其次，氢气的生产、存储和输送仍存在技术难题，需要进一步研究和改进。
此外，燃料电池的寿命和稳定性也需要提高，以满足实际应用的需求。
未来，燃料电池的发展方向主要包括降低成本、提高效率、延长寿命和改善氢气供应链等方面。
电池分类
锂-亚硫酸氯(Li-SOCl2 Battery)：此系列电池是目前锂电池中放电压最高的一种电池，可达3.6V！其在常温中以等电流密度放电时， 放电曲线极为平坦。在 摄氏 -40度的情况下这类电池的电容量还可以维持在常温容量的50%左右，因此其具有极为优良的低温操作性能。再加上其年自放电率约为2%左右, 所以贮存寿命可长达10年以上，目前和锂-锰电池分占依次锂电池的两大市场。
■水银电池 Silver Oxide Button Cell
水银电池，因为污染和电容量之故线已逐渐被锂-锰配方取代
■锂电池
■镍镉充电电池 Ni-Cd (Nickel Cadmium Battery)
已为大众早期广泛使用，可重覆约500次之充放电，但约10次充放电后即会产生记忆效应；另一个缺点是，在充放电时，阴极会长出镉的针状结晶，有时会穿透分隔物而引起内部枝状晶体式的短路。由于含有镉之成份，因此必须回收。
燃料电池简介ppt课件
2023-10-27
目录
• 燃料电池概述 • 燃料电池的特点 • 燃料电池的应用场景 • 燃料电池的发展现状与趋势 • 燃料电池的未来挑战与机遇 • 总结与展望
01
燃料电池概述
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置。
它由正负极、电解质和外部电路组成，通过反应将燃料和氧化剂中的化学能转化 为电能。
要点一
固定电源
燃料电池可以作为一种可靠的固定电源，为家庭、商业 和工业用途提供电力。它们可以在断电或电力故障时提 供电力，并具有更高的能源效率和更低的维护成本。
要点二
分布式能源
燃料电池也可以作为一种分布式能源，为社区提供电力 。例如，一些城市已经开始使用燃料电池作为其分布式 能源的一部分，以减少对传统电网的依赖。
03
未来，燃料电池将成为一种重 要的能源转换方式，为人类的 生产生活提供更加清洁、高效 的能源解决方案。
05
燃料电池的未来挑战与机遇
技术挑战
01
02
03
材料问题
燃料电池的电解质、电 极和膜等关键材料仍需改 进，以提高其性能和稳定 性。
催化剂问题
在燃料电池中，催化剂 是促进反应的重要元素， 但目前催化剂的性能仍需 提升。
高效环保
总结词
燃料电池是一种高效和环保的能源转换技术。
详细描述
燃料电池通过将氢气和氧气结合产生电能和水蒸气，这个过程不会产生任何有害的排放物。此外，由于其高效 能量转换，燃料电池可以减少能源浪费，提高能源利用效率。
快速充电
总结词
燃料电池可以在短时间内完成充电。
详细描述
与传统的电池技术相比，燃料电池的充电速度更快。这是因为燃料电池的能量密度高，并且可以连续 供电，而不需要长时间的充电过程。
7种燃料电池专业知识
7种燃料电池专业知识燃料电池是一种通过化学反应将燃料的化学能转化为电能的装置。
它具有高效能转换、无污染、低噪音等特点，被广泛应用于交通运输、航空航天、能源供应等领域。
下面将介绍7种常见的燃料电池及其专业知识。
1. PEMFC（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，质子交换膜燃料电池）PEMFC是目前应用最广泛的燃料电池之一。
它采用质子交换膜作为电解质，通过氢气和氧气的电化学反应产生电能。
PEMFC具有高效能转换、快速启动、体积小等优点，适用于汽车、便携式设备等领域。
2. SOFC（Solid Oxide Fuel Cell，固体氧化物燃料电池）SOFC采用固体氧化物作为电解质，通过氢气和氧气的电化学反应产生电能。
它具有高效能转换、抗污染能力强等特点，适用于大型能源系统和分布式能源供应。
3. AFC（Alkaline Fuel Cell，碱性燃料电池）AFC使用碱性溶液作为电解质，通过氢气和氧气的电化学反应产生电能。
它具有高效能转换、低成本等优点，适用于航空航天、宇航等领域。
4. MCFC（Molten Carbonate Fuel Cell，熔融碳酸盐燃料电池）MCFC使用熔融碳酸盐作为电解质，通过氢气和氧气的电化学反应产生电能。
它具有高效能转换、燃料适应性强等特点，适用于工业领域和分布式能源系统。
5. DMFC（Direct Methanol Fuel Cell，直接甲醇燃料电池）DMFC直接使用甲醇作为燃料，通过甲醇和氧气的电化学反应产生电能。
它具有燃料便捷、储存方便等优点，适用于便携式设备和小型能源系统。
6. PAFC（Phosphoric Acid Fuel Cell，磷酸燃料电池）PAFC使用磷酸作为电解质，通过氢气和氧气的电化学反应产生电能。
它具有高效能转换、稳定性好等特点，适用于工业领域和分布式能源系统。
7. AFC（Direct Ethanol Fuel Cell，直接乙醇燃料电池）DEFC直接使用乙醇作为燃料，通过乙醇和氧气的电化学反应产生电能。
燃料电池讲解通用课件
04
燃料电池汽车将成为未来交通 出行的重要选择之一，具有零 排放、高效、节能等优点。
燃料电池将成为分布式发电和 储能的重要技术之一，具有环
保、灵活、高效等优点。
燃料电池在航空、航海等领域 也将得到广泛应用，如用于无
人机、船舶等。
燃料电池的技术挑战与瓶颈
01
技术挑战
02
提高燃料电池的能量密度和功率密度需要解决材料科学、制造
燃料电池的特点
高效率、低排放、低噪音、快速充电、可靠运行、方便维护等。
燃料电池的应用领域
域
作为电动汽车、船舶、航空器 的动力源，可实现零排放、高
效率的运行。
电力领域
作为电站、备用电源等，可满 足不同场合的用电需求。
工业领域
作为工业用电源，为生产设备 提供稳定可靠的电力保障。
军事领域
实际效率
由于实际运行中存在各种 损失，如反应不完全、热 能散失等，实际效率通常 略低于理论极限值。
提高效率的方法
优化催化剂设计、降低操 作温度、提高反应气体纯 度等措施可以提高燃料电 池的能量转换效率。
燃料电池的发电特点与优势
可再生能源
高效率
燃料电池使用的氢气和氧气可以由可再生 能源如太阳能、风能等提供，因此燃料电 池是一种可再生能源发电技术。
电池壳是燃料电池的外部结构，它能够保护电池不受外界 环境的影响。
燃料电池的制造设备主要包括搅拌器、涂布机、组装设备 和测试设备等。
燃料电池的使用与维护方法
使用燃料电池时，需要确保其工作在合适的温度和压力下，并定期检查其性能和安 全性。
维护燃料电池时，需要定期更换反应介质和电极材料，并保持电池壳的清洁和完好 。
工作原理：燃料电池由阳极、阴极和电解质组成。在燃料电池中，燃料（如氢气）被送到阳极，氧化 剂（如氧气）被送到阴极。阳极和阴极之间通过电解质隔开。当燃料和氧化剂在阳极和阴极上反应时 ，电子从阳极通过外部电路流向阴极，从而产生电流。
PEMFC——燃料电池课件
PEMFC——燃料电池课件
一、燃料电池概述
燃料电池技术是一种直接燃烧有机物或氢气，食物碱和水分解出质子
和电子，而不像常见的电池只含有储存的能量。
燃料电池有很多优点，如：高效率、低污染、灵活应用等。
主要应用于车载金属氢电池、家用电力系统、太阳能/燃料电池系统和中央供暖系统等领域。
燃料电池领域不断发展，市场前景也十分看好。
二、燃料电池类型
1、金属氢电池：金属氢电池是一种金属-氢燃料电池，有高功率、低
成本和高效率的特点，目前已经被广泛应用于汽车领域，尤其适用于电动
汽车和航空航天领域。
2、金属燃料电池：金属燃料电池是一种固态燃料电池，采用固体氧
化物质作为氧化剂，在此里形成了一个有机电池，其反应全部发生在固体中，有利于质量紧凑、成本低以及密度高等优点。
3、硅-碳燃料电池：硅-碳燃料电池是一种由硅碳电极和聚合物电解
质构成的燃料电池，其特点是具有高功率、高效率、高可靠性等优点。
三、PEMFC的优点
1、PEMFC具有高效率。
PEMFC能够通过准电解水的反应方式将氢气直
接转化为电能，其效率高达80-90%。
2、PEMFC具有低极柱温度特性。
厌氧极可以在室温中进行反应，无
需高温，可。
燃料电池简介PPT课件
谢谢
1.燃料电池的概述
燃料电池（full Cell）是一种将持续供给的燃料和氧 化剂中的化学能连续不断地直接转化为电能的电化 学装置。
燃料电池在原理和结构上和普通电池（battery）完 全不同。燃料电池的活性物质是存储在电池之外， 只要不断地供给燃料和氧化物就一直能发电，因而 容量是无限的。而电池的容量是有限的，活性物质 一旦消耗完，电池的寿命就终止。
4.燃料电池的应用
2017年10月12日，陆地方舟新型氢电混合燃料电池客 车在第十二届深圳国际物流与交通运输博览会(简称 “物博会”)上正式发布，新车为8.3米考斯特车型， 加氢5分钟，充电12分钟，续航可达550km，该车也 是我国发布的首台8米考斯特车型氢燃料电池客车。
垂直起降长续航燃料电池监测无人机亮相2017智慧 城市峰会。
2.燃料电池反应动力学
定义：对燃料电池反应过程的研究。 目的：解释燃料电池的反应过程如何导致性能损失。
活化能垒
Butler-Volmer方程
阐述电化学反应产生的电流随活化过电势的变化。
Butler-Volmer方程函数曲线
由图可以看出，如 果我们想从电池中 获得更多电流，就 必须以损失电压为 代价
PEMFC的结构
电解质膜非常薄
电解质膜两边是一层薄的 催化剂和多孔的碳电极支 撑材料。
形成 电极-催化剂-膜-催化 剂-电极 结构。
结构示意图
PEMFC的优缺点
优点： 1.在所有燃料电池类型中功率密度最高； 2.有好的开关能力； 3.低温度工作环境使之适合便携式应用。
缺点： 1.电池材料成本高； 2.需要良好的动态水管理； 3.对CO和S的容忍度很差
燃料电池工作原理、分类及组成-图文精选全文
在五六十年代，阱-空气燃料电池曾作为军用电源大力开发。
这种电池最主要的缺点是阱具有极高毒性、价格昂贵。而 且，这种电池系统需要大量辅助设备，这不仅需要消耗电 池所产生功率中的相当大一部分，而且在电池正常工作前 必须启动这些辅助设备。
因此，尽管在理论上阱氧化产生的能量比大多数其他燃料 要大得多，但阱电池在商业上似乎不大可能有重要用途。
因此与PEMFC相比，在DMFC阳极结构与作燃料时，由于阳极室充满了液 态水，DMFC质子交换膜阳极侧会始终保持在良好的 水饱和状态下。
但与PEMFC不同的是，当DMFC工作时不管是电迁 移还是浓差扩散，水均是由阳极侧迁移至阴极侧， 即对以甲醇水溶液为燃料的DMFC，阴极需排出远 大于电化学反应生成的水。
其应用目标是便携式电源及交通工具用动力电 源。
在燃料电池系统中采用液体燃料是吸引各种商业用 户的有效途径之一。
因为液体燃料储运方便，易处置。曾经考虑用作 AFC系统的液体燃料有阱（N2H4）、液氨、甲醇和 烃类。
由于AFC系统通常以KOH溶液作为电解质，KOH与某 些燃料可能产生的化学反应使得AFC几乎不能使用 液体燃料。
PAFC结构
PAFC系统
AFC
碱性燃料电池
碱性燃料电池的设计基本与质子交换膜燃料电池相似，但其使用的电 解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质。电化学反应：
阳极： 2H 4OH 4H2O 4e 阴极： O2 2H2O 4e 4OH
碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此启动也很快，但其电力密度 却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得笨拙。 不过，它们是燃料电池中生产成本最低的，因此可用于小型的固定发 电装置。
隔膜材料
• PAFC的电解质封装在电池隔膜内。隔膜材料目前采用微孔结构隔膜， 它由SiC和聚四氟乙烯组成，写作SiC-PTFE。新型的SiC-PTFE隔膜 有直径极小的微孔，可兼顾分离效果和电解质传输。
可充电电池资料
Fe(OH)2＋2Ni(OH)2
充电
放电：原电池
负极： 正极：
Fe ＋ 2OH- - 2e- = Fe(OH)2 Ni2O3 ＋ 3H2O + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-
充电：电解池
阴极：
Fe(OH)2 + 2e- = Fe + 2OH-
阳极： 2Ni(OH)2 + 2OH- - 2e- = Ni2O3 + 3H2O
正极：
PbO2 ＋ SO42- + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O
问题： 随着反应的进行，硫酸及包在碳棒外的铅及 氧化铅被消耗！
Pb＋PbO2＋H2SO4
放电 2PbSO4＋2H2O
充电
充电：电解池，电解PbSO4溶液
阳极：
PbSO4 + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+ + SO42-
阴极：
PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-
充电时：负极连阴极，正极连阳极！
写出下列可充电电池充电及放电时的电极方程式：
放电
Fe＋Ni2O3＋3H2O
Fe(OH)2＋2Ni(OH)2
充电
放电
Cd + 2NiOOH + 2H2O
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
充电
放电
Fe＋Ni2O3＋3H2O
负极：
Zn ＋ 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极： FeO42- ＋ 4H2O + 3e- = Fe(OH)3 + 5OH-
充电：电解池
燃料电池分类和应用
高温条件下材料选择苛刻、成本高
成本高、催化剂易中毒
注：CHP:热电联产
燃料电池的应用
应用领域类型
便携式领域
固定式领域
交通运输领域
定义
可用于内置或充电的便携式产品单元，如辅助供电装置（APU）
不能移动的供电或供热装置
用于为车辆提供推进动力或扩展运输工具适用范围的装置
功率范围
1W-20kW
热电联产燃料电池的应用应用领域类型便携式领域固定式领域交通运输领域定义可用于内置或充电的便携式产品单元如辅助供电装置apu不能移动的供电或供热装置用于为车辆提供推进动力或扩展运输工具适用范围的装置功率范围1w20kw400kw00kw燃料电池分类和应用燃料电池技术类质子交换膜燃料电池pemfc直接燃烧甲醇式燃料电池dmfc质子交换膜燃料电池pemfc固体氧化物燃料电池sofc融碳酸盐燃料电池mcfc磷酸燃料电池pafc碱性燃料电池afc质子交换膜燃料电池pemfc接燃烧甲醇式燃料电池dmfc应用领域举例辅助充电设备apu露营用船只用照明用设备
固体氧化物型燃料电池（SOFC）
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
燃料
纯氢气
重整天然气
净化煤气、天然气、重整天然气
煤净化气、天然气、煤气
氢气、甲醇
工作温度
90℃-100℃
150℃-200℃
600℃-700℃
650℃-1000℃
50℃-100℃
温度分类
低温燃料电池
低温燃料电池
高温燃料电池
高温燃料电池
低温燃料电池
应用领域举例
辅助充电设备（APU）（露营用、船只用、照明用设备）； . 军事用途(士兵随身携带的电源、发电装置)； . 便携式产品（火炬、电池充电器、电子产品）
实用文库汇编之高中化学原电池燃料电池汇总
*作者：梁上飞*作品编号：91265005448GK 0253678创作日期：2020年12月20日实用文库汇编之化学原电池复习攻略（一）书上有的或提及过的（打*号为只提及过名称的，了解即可）碱性锌锰干电池：（负极—Zn、正极—C、电解液KOH 、MnO2的糊状物）负极：正极：化学方程式Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2+ MnOOH（或Mn2O3）└─*（*观察对比）普通锌锰干电池：（不要求掌握，科学家对其化学过程尚未完全了解）(负极—Zn、正极—C 、电解液NH4Cl、MnO2的糊状物)负极：Zn–2e-==Zn2+ (氧化反应)正极：2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O (还原反应)化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑（知道其缺点为会放出氨气）银锌电池（纽扣电池）：(负极—Zn、正极--Ag2O、电解液NaOH )负极：正极：化学方程式Zn + Ag2O + H2O == Zn(OH)2 + 2Ag*锂亚硫酰氯电池（负极--金属锂、正极--石墨、电解液LiAlCl4 -SOCl2）负极：8Li －8e－＝8 Li + (氧化反应)正极：3SOCl2＋8e－＝SO32－＋2S＋6Cl－（还原反应)化学方程式8Li＋3SOCl2 === Li2SO3 ＋6LiCl ＋2S，铅蓄电池：（负极—Pb 正极—PbO2 电解液—浓硫酸）放电时负极：正极：充电时阴极：阳极：总化学方程式Pb＋PbO2 + 2H2SO4放电2PbSO4+2H2O*镍--镉电池（负极--Cd、正极—NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）放电时负极：Ni(OH)2+Cd(OH)2正极：充电时阴极：阳极：总化学方程式Cd + 2NiOOH + 2H2O放电Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2*氢--镍电池：（负极-LaNi5储氢合金、正极—NiOOH、电解质KOH+LiOH）放电时负极：LaNi5H 6－6e—+ 6OH–== LaNi5 + 6H2O (氧化反应) 正极：6NiOOH +6e—+ 6H2O ==6 Ni(OH)2 + 6OH–(还原反应)充电时阴极：LaNi5 +6e—+ 6H2O== LaNi5H 6+ 6OH–(还原反应)阳极：6 Ni(OH)2 －6e—+ 6OH–== 6NiOOH + 6H2O (氧化反应)总化学方程式LaNi5H 6 + 6NiOOH 放电LaNi5 + 6Ni(OH)2（二）燃！料！电！池！注意介质不同对产物的影响！利用电解质提供的离子配平。
可充电电池和燃料电池
可充电电池和燃料电池专题一、可充电电池1．可充电电池电极极性和材料判断例1、镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充电放电Cd＋2NiO(OH)＋2H2O。
由此可知，该电池放电时的负极材料是（）A．Cd(OH)2B．Ni(OH)2C．Cd D．NiO(OH)解析：要理解镍镉电池放电和充电的过程。
放电是原电池反应，根据题给条件知放电（原电池）时的总反应式为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 充电放电Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。
标出原电池总反应式电子转移的方向和数目指出，即可知道参与负极反应的物质：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O=Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。
从上式可知，Cd可作负极材料，参与负极反应。
故应选C。
点评：此类试题考查可充电电池电极极性和材料判断，首先要准确判断充电、放电分别表示什么反应（原电池反应还是电解池反应），并写出充电、放电的总反应式，然后在总反应式上标出电子转移的方向和数目，即可正确判断可充电电池电极极性和材料。
2．可充电电池电极反应式的书写和判断例2、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 充电放电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是（）A．放电时负极反应为：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2B．充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－＋5OH－＝FeO42－＋4H2O C．放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性增强解析：高铁电池放电作用是原电池的功能，其总反应式为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O=3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，根据上述书写电极反应式的方法可知，负极反应为：Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2，正极反应为：FeO42-＋4H2O +3e-= Fe(OH)3＋5OH-，A 正确；充电就是发生电解池反应，其总反应式为：3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH=3Zn ＋2K2FeO4＋8H2O，根据上述书写电极反应式的方法可知，阳极反应为：Fe(OH)3＋5OH －－3e－＝FeO42－＋4H2O，B正确。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题30 可充电电池燃料电池【基础回顾】化学电源是能够实际应用的原电池。
作为化学电源的电池有一次电池、二次电池和燃料电池等。
1、碱性锌锰干电池——一次电池总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e-===2MnOOH＋2OH-；负极反应：Zn＋2OH-－2e-===Zn(OH)2。
2、锌银电池——一次电池负极反应：Zn＋2OH-－2e-===Zn(OH)2；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e-===2Ag＋2OH-；总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
3、二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。
（1）放电时的反应①负极反应：Pb＋SO42-－2e-===PbSO4；②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e-===PbSO4＋2H2O；③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
（2）充电时的反应①阴极反应：PbSO4＋2e-===Pb＋SO42-；②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e-===PbO2＋4H＋＋SO42-；③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
4、燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。
【技能方法】可充电电池解题探密1、对可充电电池充电和放电两过程认识：放电是原电池反应，充电是电解池反应2、对可充电电池电极极性和材料的判断：判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电（原电池）总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。
若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。
3、对溶液中离子的移动方向判断：放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
4、可充电电池充电时与电源的连接：可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。
5、对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断：可根据电极反应式进行分析，放电（原电池）的负极及充电（电解池）的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化；放电（原电池）的正极及充电（电解池）的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。
6、可充电电池电极反应式的书写方法：书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。
书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式（书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存）；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
【基础达标】1．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能。
氢氧燃料电池的基本反应是：X极：1/2O2(g)＋H2O(l)＋2e-===2OH-；Y极：H2(g)＋2OH-－2e-===2H2O(l)。
下列说法正确的是（）A．X是正极B．Y是正极C．Y极发生还原反应D．电子由X极移向Y极【答案】A【解析】试题分析：原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。
电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。
A．氧气得到电子，则X是正极，A正确；B．氢气失去电子，则Y是负极，B错误；C．Y极是负极，发生氧化反应，C错误；D．电子由负极Y极移向正极X极，D错误，答案选A。
考点：考查原电池原理的应用2．下列有关电池的说法不正确的是（）A．手机上用的锂离子电池属于二次电池B．铅蓄电池放电时，负极的质量逐渐减小C．氢氧燃料电池可把化学能转化为电能D．锌锰干电池中，锌电极是负极【答案】B【解析】试题分析：A．手机上用的锂离子电池可以充电，属于二次电池，A正确；B．铅蓄电池放电时，负极铅失去电子，转化为硫酸铅，电极的质量逐渐增大，B错误；C．氢氧燃料电池属于原电池，可把化学能转化为电能，C正确；D．锌是活泼的金属，锌锰干电池中，锌电极是负极，D正确，答案选B。
考点：考查化学电源的有关判断3．氢氧燃料电池是一种能在航天飞机上使用的特殊电池，其反应原理示意图如图。
下列有关氢氧燃料电池的说法不正确的是（）A．由于A、B两电极没有活动性差别，不能构成原电池B．A电极是负极，电极上发生氧化反应C．产物为无污染的水，属于环境友好的绿色电池D．外电路中电流由B电极通过导线流向A电极【答案】A【解析】试题分析：A．燃料电池中电极的活泼性可以是相同的，通入氢气的电极为负极，通入氧气的电极为正极，构成了原电池，A错误；B．A电极通入的是氢气，作负极，电极上发生氧化反应，B正确；C．氢氧燃料电池反应产物为无污染的水，属于环境友好的绿色电池，C正确；D．B电极是正极，则外电路中电流由B电极通过导线流向A电极，D正确，答案选A。
考点：考查燃料电池的有关判断的知识。
4．一种充电电池放电时的电极反应为H2+2OH--2e-=2H2O；NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是（）A．H2O的还原B．NiO(OH)的还原C．H2的氧化 D．Ni(OH)2的氧化【答案】D【解析】试题分析：当为电池充电时相当于电解，与外电源正极连接的电极是阳极，失去电子，发生氧化反应，是放电时正极反应的逆反应，则发生的反应是Ni(OH）2的氧化，答案选D。
考点：考查电化学原理的应用5．镍镉（Ni－Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：。
有关该电池的说法正确的是（）A．充电时阳极反应：Ni（OH）2-e-＋OH－＝NiO（OH)＋H2OB．充电过程是化学能转化为电能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动【答案】A【解析】试题分析：A.根据总反应方程式可知充电时阳极Ni（OH)2失去电子发生氧化反应变为NiO（OH)，电极反应式是：Ni（OH)2－e-＋OH-＝NiO（OH)＋H2O，正确。
B．充电过程是在电流的作用下在阳极、阴两极发生氧化还原反应的过程，就是电能转化为化学能的过程，错误。
C．放电时与负极连接的阴极附近c（OH-)增大，所以溶液的碱性增强。
D．放电时电解质溶液中的OH－向正电荷较多的阳极移动，错误。
考点：考查镍镉（Ni－Cd)可充电电池工作原理的知识。
【能力提升】1．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。
其电池反应为：则下列说法错误的（）A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大C．放电时负极的电极反应为：2CH3OH－12e-＋16OH-＝ 2CO32-+12H2OD．充电时每生成1molCH3OH转移6mol电子【答案】A【解析】试题分析：A．放电时CH3OH参与反应的电极为负极，发生氧化反应，失去电子，错误。
B．充电时溶液中的氧气得到电子，发生还原反应产生OH-，电解质溶液的pH逐渐增大，正确。
C．放电时负极CH3OH失去电子变为CO2，CO2与溶液的OH-结合形成CO32-，所以的电极反应为：2CH3OH－12e-＋16OH-＝2CO32-+12H2O，正确。
D．根据电池总反应方程式可知，每产生2molCH3OH，得到12mol电子，所以充电时每生成1 mol CH3OH转移6 mol电子，正确。
考点：考查甲醇燃料电池的工作原理的知识。
2．液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。
如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。
下列说法正确的是（）A．充电时阳极的电极反应式：Zn-2e-=Zn2+B．充电时电极a为外接电源的负极C．放电时Br－向右侧电极移动D．放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大【答案】D【解析】试题分析：本题考查了蓄电池的工作原理。
如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液，所以该电池的负极为锌，溴为原电池的正极，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为2Br－-2e-===Br2，选项A不正确。
在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极a为外接电源的正极，选项B不正确。
放电时为原电池，在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以Br－不能向右侧电极移动，选项C不正确。
放电时左侧生成溴离子，右侧生成锌离子，所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大，选项D正确。
考点：可充电池充放电时原理分析3．磷酸燃料电池是目前较为成熟的燃料电池之一，其基本组成及反应原理如下图所示。
下列说法不正确的是（）A．该系统中不只存在化学能和电能的相互转化B．在移位反应器中，反应，若温度越高，则v(CO)越大C．改质器和移位反应器的作用是将C x H y转化为H2和CO2D．该电池正极的电极反应为O2＋4H＋—4e－===2H2O【答案】D【解析】试题分析：A．该系统中不只存在化学能和电能的相互转化，还有热能等，A正确；B．在移位反应器中，反应，正方应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，若温度越高，则v(CO)越大，B正确；C．根据示意图可判断改质器中将C x H y转化为H2和CO，在移位反应器中再将CO转化为CO2，C 正确；D．正极氧气得到电子，所以该电池正极的电极反应为O2＋4H＋＋4e-＝2H2O，D错误，答案选D。
考点：考查原电池原理的应用4．铅蓄电池用途极广，电解液为30% H2SO4溶液，电池的总反应式可表示为：下列有关叙述正确的是（双选）（）A．放电时电解液的密度不断增大B．放电时电子从Pb通过导线转移到PbO2C．充电时Pb极与外电源的负极相连D．充电时PbO2电极发生还原反应，Pb电极上发生氧化反应【答案】BC【解析】试题分析：A、放电时电解液由硫酸转化为水，密度减小，错误；B、放电时，Pb 为负极，PbO2为正极，则电子从负极流向正极，正确；C、充电时，硫酸铅发生还原反应得到Pb，所以Pb与电源的负极相连，正确；D、充电时，PbO2电极是PbSO4发生氧化反应得到PbO2，Pb电极上发生还原反应得到Pb，错误，答案选BC。