燃料电池总结

不同“介质”下燃料电池电极反应式的书写，大多数学生感到较难。主要集中在：一是得失电子数目的判断，二是电极产物的判断。下面以CH 3OH 、O 2燃料电池为例，分析电极反应式的书写。

(1)酸性介质，如H 2SO 4。

CH 3OH 在负极上失去电子生成CO 2气体，O 2在正极上得到电子，在H ＋作用下生成H 2O 。电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋H 2O===CO 2↑＋6H ＋

正极：32

O 2＋6e －＋6H ＋===3H 2O (2)碱性介质，如KOH 溶液。

CH 3OH 在负极上失去电子，在碱性条件下生成CO 2－3，

1 mol CH 3OH 失去6 mol e －，O 2在正极上得到电子生成OH －，电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2O

正极：32

O 2＋6e －＋3H 2O===6OH － (3)熔融盐介质，如K 2CO 3。

在电池工作时，CO 2－3移向负极。CH 3OH 在负极上失去电子，在CO 2－3的作用下

生成CO 2气体，O 2在正极上得到电子，在CO 2的作用下生成CO 2－3，其电极反

应式为

负极：CH 3OH －6e －＋3CO 2－3===4CO 2↑＋2H 2O

正极：32

O 2＋6e －＋3CO 2===3CO 2－3 (4)掺杂Y 2O 3的ZrO 3固体电解质，在高温下能传导正极生成的O 2－。

根据O 2－移向负极，在负极上CH 3OH 失电子生成CO 2气体，而O 2在正极上得电子生成O 2－，电极反应式为

负极：CH 3OH －6e －＋3O 2－===CO 2↑＋2H 2O

正极：32

O 2＋6e －===3O 2－ 题组一 判断“酸、碱”介质，理清书写思路

1．一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为

CH 3CH 2OH －4e －＋H 2O=== CH 3COOH ＋4H ＋。下列有关说法正确的( )

A ．检测时，电解质溶液中的H ＋向负极移动

B ．若有0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L 氧气

C ．电池反应的化学方程式为CH 3CH 2OH ＋O 2===CH 3COOH ＋H 2O

D ．正极上发生的反应为O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －

2．将两个铂电极放置在KOH 溶液中，然后分别向两极通入CH 4和O 2，即可 产生电流。下列叙述正确的是 ( )

①通入CH 4的电极为正极

②正极的电极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －

③通入CH4的电极反应式为CH4＋2O2＋4e－===CO2＋2H2O

④负极的电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO32—＋7H2O

⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动

⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A．①③⑤B．②④⑥

C．④⑤⑥D．①②③

思路归纳

对于燃料电池，正极往往通入O2，书写时应注意：

(1)首先书写正极反应式：

①酸性O2＋4e－＋4H＋===2H2O

②碱性O2＋4e－＋2H2O===4OH－

(2)然后用总反应式减去正极的电极反应式得到负极的电极反应式。

题组二区分介质“状态”，判断离子流向

3．某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。

请回答：

(1)H＋由____极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。

(2)b极上发生的电极反应式是__________________。

4．科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如下图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO3固体，它在高温下能传导正极生成的O2－。

(1)c电极的名称为________。

(2)d电极上的电极反应式为____________________。

失误防范

根据内电路中的离子流向判断正、负极，在内电路中，阳离子由负极区流向正

极区，阴离子由正极区流向负极区。

突破电解池，应用“不寻常”

“六点”突破电解池

1．分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极

的反应为“阳氧阴还”。

2．剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

3．注意放电顺序。

4．书写电极反应，注意得失电子守恒。

5．正确判断产物。

(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe 2＋，而不是Fe 3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S 2－>I －>Br －>Cl －>OH －(水)。

(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：

Ag ＋>Hg 2＋>Fe 3＋>Cu 2＋>H ＋>Pb 2＋>Fe 2＋>H ＋(水)

6．恢复原态措施。

电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO 4溶液，Cu 2＋完全放电之前，可加入CuO 或CuCO 3复原，而Cu 2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu 2(OH)2CO 3复原。

题组一 对可充电电池的深度剖析

1．Li/SO 2电池具有输出功率高和低温性能好等特点，其电解质是LiBr ，溶剂

是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应式为2Li ＋2SO 2 放电

充电Li 2S 2O 4。下列说法正确的是 ( )

A ．该电池反应为可逆反应

B ．放电时，Li ＋向负极移动

C ．充电时，阴极反应式为Li ＋＋e －===Li

D ．该电池的电解质溶液可以换成LiBr 的水溶液

2．某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应为

Li 1－x CoO 2＋Li x C 6===6C ＋LiCoO 2，其工作原理示

意图如右。下列说法不正确的是

( )

A ．放电时Li x C 6发生氧化反应

B ．充电时，Li ＋通过阳离子交换膜从左向右移动

C ．充电时将电池的负极与外接电源的负极相连

D ．放电时，电池的正极反应为Li 1－x CoO 2＋x Li ＋＋x e －===LiCoO 2

方法技巧

对于可充电电池，放电时为原电池，符合原电池工作原理，负极发生氧化反