燃料电池正极上氧气的存在形式

燃料电池中正极电极反应式的几种形式

燃料电池中，正极反应物为氧气，氧气分子（O 2）得电子，

转化为氧负离子（O 2-），氧负离子的存在形式是决定电极反应式

书写正误的关键。氧负离子的存在形式与反应环境有关，与电池

内电路中传导的阴离子有关。

一、有水环境（溶液中）： 氧气分子（O 2）得电子，转化为

氧负离子（O 2-），氧负离子不稳定，与水结合生成OH -；电池内

电路中传导的阴离子是OH -

如：碱性介质的燃料电池：正极电极反应式：O 2+4e -+2H 2O=4OH -

二、无水环境（1）熔融碳酸盐中，氧气分子（O 2）得电子，

转化为O 2-，与CO 2结合转化为CO 32-，电池内电路中传导的阴离

子是CO 32-，如：

例1. 有人设计出利用CH 4和O 2的反应，用铂电极在KOH 溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH 4在O 2中燃烧，则下列说法正确的是（）①每消耗1mol CH 4可以向外电路提供8 mol e -②负极上CH 4失去电子，电极反应式CH 4+10 OH ―-8e -—CO 32―+7H 2O ③负极上是O 2获得电子，电极反应式为O 2+2 H 2O +4e -—4 OH ―④电池放电后，溶液pH 不断升高A ．①②B ．①③C ．①④D ．③④

A

例2. 一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而备受

重视。现在用Li

2CO

3

和K

2

CO

3

的熔融盐作电解质，

工作温度为700℃的燃烧电池，一极通CO气体，另一极通空气和CO

2

的混合气体，其电池总反应是

2CO+ O

2＝2 CO

2

。则下列说法不正确的是（）

B

A．负极的电极反应为CO+ CO32―－2e-＝2CO2

B．正极的电极反应为O2+2H2O+4e-＝4OH―

C．电池工作时，熔融盐中CO32―向负极移动

D．电池工作时，熔融盐中CO32―的物质的量保持不变

（2）固体陶瓷，固体陶瓷多以传导O2-为主，氧气分子得电子后，以氧负离子（O2-）形式存在，电池内电路中传导的阴离子是O2-，如：例3、新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体，电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2－。下列对该燃料的说法正确的是（）

A.在熔融电解质中，O2－由负极移向正极

B.电池的总反应是：2C4H10＋13O2＝8CO2＋10H2O

C.通入空气的一极是负极，电极反应为：O2＋4e－＝2O2－

D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10＋26 e－＋13 O2－＝4 CO2↑＋5 H2O