Question

设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一

设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通人汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y 2 O 3 的ZrO 2 晶体，它在高温下能传导O 2- 。回答如下问题： (1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是___。 (2)这Al电池的正极发生的反应是____，负极发生的反应是____，固体电解质里O 2- 的移动方向是___，向外电路释放电子的电极是____。 (3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是___。 (4)你认为在ZrO 2 晶体掺杂Y 2 O 3 用Y 3+ 代替晶体里部分的Zr 4+ 对提高固体电解质的导电能力会起什么作 用？其可能的原因是____。 (5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全，产生____堵塞电极的气体通道，有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，正是新一代化学家的历史使命。

Answer 1

(1)2C 4 H 10 +13O 2 =8CO 2 ↑+10H 2 O (2)13O 2 +52e - = 26O 2- ；2C 4 H 10 +26O 2- -52e - =8CO 2 ↑+10H 2 O； O 2- 从正极（阴极）移向负极（阳极）； 负极 (3)提高能量的利用率 (4)在ZrO 2 晶体里掺杂Y 2 O 3 用Y 3+ 代替晶体里部分的Zr 4+ 后，造成O 2- 相对“富余”，从而增加了能自由移 动的O 2- ，这样就提高了固体电解质的导电能力 (5)碳粒