Question

高中常考的燃料电池正负极反应方程式

Answer 1

碱性溶液燃料电池（如电解质溶液为koh溶液或naoh 溶液，电极为惰性电极）。
固定正极反应式：o2+2h2o+4e-=4oh- 反应过程：o2+4e-=2o2-，2o2-+2h2o=4oh-
o2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合h2o生成oh-。例： ch3oh|koh（aq）|o2 总反应式：2ch3oh+3o2+4oh-=2co3 2-+6h2o。（ 反应过程：2ch3oh+3o2=2co2+4h2o，2co2+4oh-= 2co3 2-+2h2o）正极反应式：3o2+6h2o+12e-=12oh- （o2+2h2o+4e-=4oh-）负极反应式：2ch3oh+16oh--12e-=2co3 2-+12h2o（ch3oh+8oh--6e-=co3 2-+6h2o）电解液ph变化：ph变小。（从总反应看，既反应了碱又生成水，使电解液碱性减弱）
酸性溶液燃料电池（如电解质溶液为h2so4 溶液或h3po4 溶液，电极为惰性电极）。
固定正极反应式：o2+4h++4e-=2h2o 反应过程：o2+4e-=2o2-，2o2-+4h+=2h2o o2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合h+生成h2o。例： ch3ch2oh|h2so4（30%）|o2 总反应式：ch3ch2oh+3o2=2co2+3h2o。反应过程：ch3ch2oh+3o2=2co2+3h2o，生成物不与电解液反应此反应，即为总反应式。正极反应式：3o2+12++12e-=6h2o （o2+4h++4e-=2h2o）负极反应式：ch3ch2oh+3h2o-12e-=2co2+12h+ 电解液ph变化：ph变大。（从总反应看，反应生成水，稀释电解液，使电解液酸性减弱）
.熔融盐燃料电池（熔融k2co3 或li2co3 或li2co3—na2co3）。
固定正极反应式：o2+4e-+2co2=2co3 2- 例：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 li2co3 和na2co3 的熔融盐混合物作电解质，co为阳极燃气，空气与co2 的混合气为阴极助燃气， 制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：总反应式：2co+o2=2co2。正极反应式：o2+4e-+2co2=2co3 2- 负极反应式：2co+2co3 2--4e-=4co2 （co+co3 2--2e+=2co2）
固体氧化物燃料电池（电池的电解质传递o2-）。
固定正极反应式：o2+4e-=2o2- 例：一个电极通入空气，另一个电极通入ch4，电池的电解质是掺杂了y2o3 的zro2 晶体，它在高温下能传递o2-。
总反应式：ch4+2o2=co2+2h2o。
正极反应式：2o2+8e-=4o2- （o2+4e-=2o2-）负极反应式：ch4+4o2--8e-=co2+2h2o

Answer 2

.碱性溶液燃料电池（如电解质溶液为KOH溶液或NaOH
溶液，电极为惰性电极）。固定正极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-
反应过程：O2+4e-=2O2-，2O2-+2H2O=4OH-
O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-。例：
CH3OH|KOH（aq）|O2
总反应式：2CH3OH+3O2+4OH-=2CO3
2-+6H2O。（
反应过程：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，2CO2+4OH-=
2CO3
2-+2H2O）正极反应式：3O2+6H2O+12e-=12OH-
（O2+2H2O+4e-=4OH-）负极反应式：2CH3OH+16OH--12e-=2CO3
2-+12H2O（CH3OH+8OH--6e-=CO3
2-+6H2O）电解液pH变化：pH变小。（从总反应看，既反应了碱又生成水，使电解液碱性减弱）
2.酸性溶液燃料电池（如电解质溶液为H2SO4
溶液或H3PO4
溶液，电极为惰性电极）。固定正极反应式：O2+4H++4e-=2H2O
反应过程：O2+4e-=2O2-，2O2-+4H+=2H2O
O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O。例：
CH3CH2OH|H2SO4（30%）|O2
总反应式：CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O。反应过程：CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O，生成物不与电解液反应此反应，即为总反应式。正极反应式：3O2+12++12e-=6H2O
（O2+4H++4e-=2H2O）负极反应式：CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
电解液pH变化：pH变大。（从总反应看，反应生成水，稀释电解液，使电解液酸性减弱）
3.熔融盐燃料电池（熔融K2CO3
或Li2CO3
或Li2CO3—Na2CO3）。固定正极反应式：O2+4e-+2CO2=2CO3
2-
例：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用
Li2CO3
和Na2CO3
的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2
的混合气为阴极助燃气，
制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：总反应式：2CO+O2=2CO2。正极反应式：O2+4e-+2CO2=2CO3
2-
负极反应式：2CO+2CO3
2--4e-=4CO2
（CO+CO3
2--2e+=2CO2）
4.固体氧化物燃料电池（电池的电解质传递O2-）。固定正极反应式：O2+4e-=2O2-
例：一个电极通入空气，另一个电极通入CH4，电池的电解质是掺杂了Y2O3
的ZrO2
晶体，它在高温下能传递O2-。总反应式：CH4+2O2=CO2+2H2O。正极反应式：2O2+8e-=4O2-
（O2+4e-=2O2-）负极反应式：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O