化学:燃料电池的总反应是都一样的吗?是什么?

发布网友 发布时间：2023-04-08 15:31

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热心网友 时间：2024-01-28 03:56

燃料电池是一种不经燃烧，将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置。一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意溶液环境（即酸性、碱性或中性）一般电解质溶液要参与电极反应。现以氢氧燃料电池和甲烷燃料电池为例进行说明：
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2。
（1）电解质若为中性
正极：O2 + 4e- = 2O2-
负极：H2 +2e- = 2H+
总反应为：2H2 + O2 = 2H2O
（2）电解质若选用KOH。
在负极上氢气失去电子变成 H+进入溶液，H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O，因此在负极发生的反应为
H2 – 2e- = 2H+ ,H+ + 2OH- = H2O,所以负极的电极反应式为：H2 – 2e- + 2OH- = 2H2O；
正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- = 2O2- ，O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：O2- + H2O = 2OH- ，因此正极反应式为：O2 + H2O + 4e- = 4OH- ；
总反应为：2H2 + O2 = 2H2O。
（2）若在酸性条件下，
负极反应式为：H2 +2e- = 2H+
正极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
〔 O2 + 4e- = 2O2- ，2O2- + 4H+ = 2H2O 〕
总反应为：2H2 + O2 = 2H2O

又如：甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH溶液
因为甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O。
负极反应有： CH4 – 8e- + 8OH- = CO2 + 6H2O
CO2 + 2OH- = CO32- + H2O，
负极反应式为：CH4 + 10OH- + 8e- = CO32- + 7H2O
正极发生的反应有：O2 + 4e- = 2O2- 和O2- + H2O = 2OH-
所以正极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

热心网友 时间：2024-01-28 03:56

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
其实燃料电池的种类很多的
例如：以氢氧燃料电池为例，是以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂作电极，使用酸性电解质
负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4H+ +4e-=2H2O
总反应式：2H2+O2=2H2O
还有很多种类的燃料电池呢
列举不了那么多了