1、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法（轉(zhuǎn)載）在學習原電池時， 學生最感困難的是電極反應(yīng)式的書寫，特別是燃料電池電極反應(yīng)式的書寫。為了幫助同學們準確把握燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法，筆者結(jié)合自己的教學體會談?wù)勥@方面的問題，供大家參考。一、有關(guān)燃料電池基本知識了解1、定義：燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒， 將燃料化學能經(jīng)過電化學反應(yīng)直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。它和其它電池中的氧化還原反應(yīng)一樣， 都是自發(fā)的化學反應(yīng)，不會發(fā)出火焰，其化學能可以直接轉(zhuǎn)化為電能，且廢物排放量很低。 其中燃料電池電化學反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃料燃燒的產(chǎn)物相同，這是我們書寫燃料電池總反應(yīng)方程式的依據(jù)。2、燃料電池的電極規(guī)定燃料電池的兩極材料都是用多孔

2、碳、多孔鎳、鉑、鈀等兼有催化劑特性的惰性金屬，兩電極的材料相同。因此，燃料電池的電極是由通入氣體的成分來決定。通入可燃物的一極為負極，可燃物在該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)；通入空氣或氧氣的一極為正極，氧氣在該電極上發(fā)生還原反應(yīng)。3、燃料電池的電解質(zhì)不同類型的燃料電池可有不同種類的電解質(zhì)，其電解質(zhì)通常有水劑體系（酸性、中性或堿性）電解質(zhì)、熔融鹽電解質(zhì)、固體（氧化物或質(zhì)子交換膜）電解質(zhì)等。在不同的電解質(zhì)中，燃料電池的電極反應(yīng)式就有不同的表示方法。因此，在書寫燃料電池電極反應(yīng)式時要特別注意電解質(zhì)的種類。4、燃料電池的工作原理以氫氧燃料電池為例，其工作原理是：氫氣（可燃物）從負極處失去電子（燃料被氧化掉），這

3、些電子從外電路流到正極；同時，余下的陽離子（氫離子） 通過電解液被送到正極。在正極， 離子與氧氣發(fā)生反應(yīng)并從負極獲得電子。5、燃料電池的優(yōu)點作為二十一世紀改善人類生活的“綠色電源” 燃料電池， 它具有以下優(yōu)點： 燃料電池是把化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，而不經(jīng)過熱能這一種中間形式，所以它的電效率比其它任何形式的發(fā)電技術(shù)的電效率都高。燃料電池的廢物 （如 so2、co、nox ）排放量很低，大大減少了對環(huán)境的污染。燃料電池中無運動部件，工作時很安靜且無機械磨損?？傊?，燃料電池是一種新型無污染、無噪音、高效率的汽車動力和發(fā)電設(shè)備，其投入使用可有效的解決能源危機、污染問題，是繼水力、 火力、核能發(fā)電后的第四

4、類發(fā)電化學能發(fā)電， 被稱為二十一世紀的 “綠色電源” 。 二、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫方法在中學階段， 掌握燃料電池的工作原理和電極反應(yīng)式的書寫是十分重要的。所有的燃料電池的工作原理都是一樣的， 其電極反應(yīng)式的書寫也同樣是有規(guī)律可循的。書寫燃料電池電極反應(yīng)式一般分為三步：第一步，先寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式；第二步， 再寫出燃料電池的正極反應(yīng)式； 第三步，在電子守恒的基礎(chǔ)上用燃料電池的總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得到負極反應(yīng)式。下面對書寫燃料電池電極反應(yīng)式“三步法”具體作一下解釋。1、燃料電池總反應(yīng)方程式的書寫因為燃料電池發(fā)生電化學反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃料燃燒的產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃料燃燒反應(yīng)寫出燃料電池

5、的總反應(yīng)方程式，但要注意燃料的種類。 若是氫氧燃料電池， 其電池總反應(yīng)方程式不隨電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化而變化，即2h2+o2=2h2o 。若燃料是含碳元素的可燃物，其電池總反應(yīng)方程式就與電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)，如甲烷燃料電池在酸性電解質(zhì)中生成co2 和 h2o ，即 ch4+2o2=co2+2h2o ；在堿性電解質(zhì)中生成co32- 離子和 h2o ，即 ch4+2oh-+2o2=co32-+3h2o 。 2、燃料電池正極反應(yīng)式的書寫因為燃料電池正極反應(yīng)物一律是氧氣，正極都是氧化劑氧氣得到電子的還原反應(yīng)，所以可先寫出正極反應(yīng)式，正極反應(yīng)的本質(zhì)都是o2 得電子生成 o2

6、-離子， 故 正極反應(yīng)式的基礎(chǔ)都是o2 4e-=2o2- 。正極產(chǎn)生o2-離子的存在形式與燃料電池的電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有著密切的關(guān)系。這是非常重要的一步。 現(xiàn)將與電解質(zhì)有關(guān)的五種情況歸納如下。電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)溶液（如稀硫酸）在酸性環(huán)境中，o2-離子不能單獨存在，可供o2-離子結(jié)合的微粒有h+離子和 h2o ，o2- 離子優(yōu)先結(jié)合h+ 離子生成 h2o。這樣，在酸性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)式為o2 4h+4e-=2h2o 。電解質(zhì)為中性或堿性電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液或氫氧化鈉溶液）在中性或堿性環(huán)境中，o2- 離子也不能單獨存在， o2-離子只能結(jié)合h2o 生成 oh- 離 子，故在

7、中性或堿性電解質(zhì)溶液中，正極反應(yīng)1式為 o2 2h2o +4e-=4oh- 。 電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽（如lico3 和 na2co3 熔融鹽混和物） 在熔融的碳酸鹽環(huán)境中， o2-離子也不能單獨存在，o2-離子可結(jié)合co2 生成 co32-離子，則其正極反應(yīng)式為o2 2co2 +4e-=2co32- 。 電解質(zhì)為固體電解質(zhì)（如固體氧化鋯氧化釔）該固體電解質(zhì)在高溫下可允許o2-離子在其間通過，故其正極反應(yīng)式應(yīng)為o2 4e-=2o2-。綜上所述，燃料電池正極反應(yīng)式本質(zhì)都是o2 4e-=2o2- ，在不同電解質(zhì)環(huán)境中， 其正極反應(yīng)式的書寫形式有所不同。因此在書寫正極反應(yīng)式時，要特別注意所給電解質(zhì)的狀

8、態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性。3、燃料電池負極反應(yīng)式的書寫燃料電池負極反應(yīng)物種類比較繁多，可為氫氣、水煤氣、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物質(zhì)。不同的可燃物有不同的書寫方式， 要想先寫出負極反應(yīng)式相當困難。一般燃料電池的負極反應(yīng)式都是采用間接方法書寫， 即按上述要求先正確寫出燃料電池的總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得負極反應(yīng)式。三、燃料電池電極反應(yīng)式的書寫應(yīng)用舉例 1、電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)溶液例 1、科學家預(yù)言，燃料電池將是21 世紀獲得電力的重要途徑， 美國已計劃將甲醇燃料用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣。試回答下列問題：這種電池放電時發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是。此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)是；負極發(fā)生的電極反應(yīng)是。電解液中的h+離子向極移動；向外電路釋放電子的電極是。 比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點， 其中主要有兩點：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高，其次是。 解析：因燃料電池電化學反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃料燃燒的產(chǎn)物相同，又且其電解質(zhì)溶液為稀硫酸，所以該電池反應(yīng)方程式是2ch3oh+3o2=2co2+4