甲烷熔融碳酸盐燃料电池

17.

以甲烷为燃料的熔融碳酸盐电池的工作原理下列说法正确的是（C）

A.正极的电极反应为: 02+2H2O+4e =4OH~

B.电池工作时，CO32移向b电极

C.若实验过程中转移4mol电子，则该电池消耗11.2L CH4

D.为使电池稳定运行，电池的电解质组成应保持恒定.该电池工作时，应有物质A循环利用，A为CO。

ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐

燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的高效电池，其电极反应直接影响着电池的性能和稳定性。而在燃料电池中，ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为一种重要的材料，在电极反应过程中发挥着重要作用。让我们来了解一下什么是ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐。在燃料电池中，使用熔融碳酸盐作为电解质的燃料电池被称为碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）。ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐则是指在MCFC中使用甲烷（CH4）作为燃料，并通过电极反应将其转化为二氧化碳（CO2）和水（H2O）的过程。在ch4燃料电池中，电极反应式熔融碳酸盐的性质和反应机制对燃料电池的性能和稳定性至关重要。这涉及到电极反应的速率、效率和稳定性等方面。对熔融碳酸盐的性质和电极反应机制有深入的了解至关重要。具体来说，熔融碳酸盐具有高离子导电性能和较低的固体电解质阻抗，这使得在高温条件下，燃料电池能够发挥出更高的性能。而对于ch4 电极反应来说，理论上它可以将甲烷直接氧化为CO2和H2O，并释放出电子，从而产生电能。在ch4燃料电池中，电极反应的速率和效率直接影响着电池的功率密度和能量转化效率。另外，熔融碳酸盐在反应过程中也会受到一些影响，比如碳偏析、金

属沉积以及电极的稳定性等问题。对于ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐的研究中，需要综合考虑材料的选择、电极结构的设计以及高温环境下的稳定性等方面的因素。对于ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐的研究和理解，需要全面考虑材料性质、反应机制、电极结构以及高温环境下的稳定性等多个方面。在未来，通过更深入的研究，可以进一步提高燃料电池的效率和稳定性，从而推动燃料电池技术的发展和应用。对于我个人来说，我认为ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为燃料电池的重要组成部分，其研究和应用将对清洁能源技术产生深远的影响。随着我对这一主题的深入研究和了解，我对燃料电池技术的前景和潜力有了更加全面、深刻和灵活的理解。 ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为一种重要材料，在燃料电池中发挥着重要作用。通过对其深入的研究和理解，可以进一步推动燃料电池技术的发展和应用，为清洁能源领域带来更多的可能性。希望未来能够有更多的科研机构和企业投入到这一领域的研究中，共同推动燃料电池技术的发展。燃料电池技术作为清洁能源领域的一个重要方向，一直备受关注。在过去几年里，人们对于燃料电池的研究和应用不断取得了突破，使得其在交通、电力等领域的应用日益广泛。在这个过程中，ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为一个重要组成部分，一直受到科研机构和企业的密切关注。

甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式

甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式一、引言甲烷熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是一种高效率、低排放的能源转换设备，其电极反应式是整个电池工作中至关重要的一部分。本文将从深度和广度两个方面对甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式展开全面评估，并撰写有价值的文章。二、基础知识 1. 甲烷熔融碳酸盐燃料电池甲烷熔融碳酸盐燃料电池是一种以碳酸盐为固态电解质，以甲烷与二氧化碳为气体燃料，氧气为氧化剂进行电化学反应的能源转换装置，其主要反应包括燃烧反应和电化学反应两部分。 2. 电极反应式电极是甲烷熔融碳酸盐燃料电池中的重要组成部分，电极反应式是指在电极上发生的与电流流过电极的过程中同时进行的化学反应。对于MCFC电极反应式的深入研究，可以帮助我们更好地了解电池的工作原理和性能特点。三、电极反应式的研究现状目前关于MCFC电极反应式的研究主要集中在提高反应速率、降低电极极化、延长电极寿命等方面。研究发现，电极材料的选择、催化剂

的设计以及反应条件的优化都对电极反应式有着重要的影响。四、MCFC电极反应式的探讨 1. 甲烷氧化反应在MCFC的阳极电极上，甲烷氧化反应是一个关键的过程。甲烷通过内部反应转化为一氧化碳和氢气，然后再与碳酸盐离子发生电化学氧化反应。这一过程中，催化剂的设计和反应温度的控制对甲烷氧化反应的效率有着重要的影响。 2. 氧还原反应在MCFC的阴极电极上，氧还原反应是一个关键的过程。电极对氧气的吸附和还原过程影响着整个电池的性能。目前，研究人员通过设计高效的氧还原催化剂，提高氧还原反应的速率，并减少电极极化。五、个人观点和理解对于MCFC电极反应式的研究，我认为应该注重不仅是反应速率的提高和电极极化的降低，还应该关注电极材料的稳定性和寿命。利用先进的材料设计和制备技术，可以进一步优化MCFC电极反应式，提高电池的能量转换效率。六、总结与展望通过对甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式的深度评估，我们可以更好地理解MCFC的工作原理和优化方法。未来，随着材料科学和电化

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)

熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）一、MCFC概述 1．1 燃料电池简述燃料电池(FC)是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，结构如图1-1所示。它的发电方式与常规的化学电源一样，电极提供电子转移的场所，阳极催化燃料(如氢)的氧化过程，阴极催化氧化剂(如氧)的还原过程，导电离子在将阴阳极分开的电解质内迁移，电子通过外电路作功并构成总的电回路。在电池内这一化学能向电能的转化过程等温进行，即在燃料电池内，可在其操作温度下利用化学反应的自由能。但是，燃料电池的工作方式又与常规的化学电源不同，它的燃料和氧化剂并非贮存在电池内。同汽油发电机相似，它的燃料和氧化剂都贮存在电池之外的贮罐中。当电池工作时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时排出一定的废热，以维持电池温度的恒定。燃料电池本身只决定输出功率的大小，其贮能量则由燃料罐和氧化剂罐的贮量决定。总体上，燃料电池具有以下特点： (l) 不受卡诺循环限制，能量转换效率高。 (2) 燃料电池的输出功率由单电池性能、电极面积和单电池个数决定。 (3) 环保问题少。 (4) 负荷应答速度快，运行质量高。图 1-1 燃料电池结构示意图由于FC具有以上显著的优点，在50~60年代呈现第一个研制高峰，那时侧重于发展碱性FC，尽管后来未曾象预期的那样在交通工具及大型电厂获得应用，但是FC在航天飞行中取得的成功足以证明它所具有的突出优点。70年代初，由

于投资减少，FC研究进入低潮。70年代末，由于材料科学的进展和世界性的能源紧缺，开发新的发电技术，提高石油、天然气和煤炭等矿物燃料的利用率又成为人们关注并具有深远意义的课题，这样FC研究又呈现第二个高潮，此时则侧重于发展磷酸盐燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。现在，燃料电池作为继水力、火力和原子能之后的第四代电源止受到世界的瞩目。 1．2 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell，首字母缩写为MCFC)，通常被称为第二代燃料电池，因为预期它将继磷酸盐燃料电池之后进入商业化阶段。MCFC的工作温度为873~923K，因而，与低温燃料电池相比，有几个潜在优势。首先，在MCFC的工作温度下，燃料(如天然气)的重整可在电池堆内部进行，既降低了系统成本，又提高了效率;其次，电池反应高温余热可用于工业加工或锅炉循环;第三，几乎所有燃料重整都产生CO，它可使低温燃料电池电极催化剂中毒，但却可成为MCFC的燃料。MCFC的缺点是在其工作温度下，电解质的腐蚀性强，阴极需不断供应CO2。 MCFC的研究开发始于1950年，其后近半个世纪时间内，在电极反应机理、电池材料、电池性能和制造技术等方面，均取得了巨大进展，规模不断扩大，几年前即己达到100kw水平，目前已达到250~2000kw。与低温燃料电池相比，MCFC的成本和效率很有竞争力。PAFC和PEMFC都需要贵金属催化剂，重整富氢燃料中的CO也需要去除。而在高温，H2的反应活性高，可以使用非贵金属作电化学催化剂。尽管提高反应温度使电池理论效率降低，但同时也降低了过电位损失，实际效率是提高了。 MCFC的工作温度足够产生有价值的余热，又不至于有过高的自由能损失(MCFC的理论开路电压比SOFC高100mV)。余热可被用来压缩反应气体以提高电池性能;用于燃料的吸热重整反应;用于锅炉，或用于供暖。 MCFC的一个最主要优点是可以内部重整。甲烷的重整反应可以在阳极反应室进行，重整反应所需热量由电池反应提供。在内部重整的MCFC中，空速较低，重整反应速率很适当。但硫和微量碳酸盐可使重整催化剂中毒。目前MCFC已初步进入商品化阶段，它将成为未来大型发电的主力之一。尽管MCFC在反应动力学上有明显的优势，但其高温运行带来的熔盐腐蚀和密封等问题，阻碍了它的快速发展。二、MCFC发电原理及特性 2．1 发电原理

燃料电池电极反应式的书写

欢迎共阅燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点，也是高考化学的常考考点之一，在书写时学生往往易错。参加北大附中课堂教学培训，感悟最深的是桑老师对燃料电池电极反应式的复习的处理，其式为： O2 + 4e- == 2O2- 三、负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合，有以下几种情况： (1)若负极通入的气体是氢气,则

①酸性液中 H2 - 2e- == 2H+ ②碱性溶液中 H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O ③熔融氧化物中 H2 - 2e- + O2- == H2O (2) 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在 22 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：2O2- + 2H2O === 4OH-，因此，正极的电极反应式为：O2 +2H2O + 4e- === 4OH-。 ?2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极的电极反应式为：H2–2e- === 2H+ 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此正极的电极反应式为：O2+ 4H++ 4e-=== 2H2O(O2+ 4e-=== 2O2-，2O2- + 4H+ === 2H2O) ? 负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH-? === CO32-+ 6H2O 2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O 正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O 负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2

2021届高考化学备考一轮热点强化：原电池以及应用【解析版】

原电池以及应用 1.某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3为电解质、以CH4为燃料时,该电池工作原理如图。下列说法正确的是( ) A.a为CH4,b为CO2 B.C向正极移动 C.此电池在常温下也能工作 D.正极的电极反应式为O 2+2CO2+4e-2C 【解析】选D。电极反应式如下: 负极:CH 4-8e-+4C5CO2+2H2O 正极:2O2+8e-+4CO24C 根据图示中电子的移向,可以判断a处通入甲烷,b处通入空气,C应移向负极,由于电解质是熔融盐,因此此电池在常温下不能工作。 2.二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E= (列式计算,能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW·h=3.6×106 J)。

【解析】电解质为酸性时,二甲醚(CH3OCH3)在燃料电池的负极上发生氧化反应,生成CO2和H+,CH3OCH3中碳元素的化合价为-2,CO2中碳元素的化合价为+4,所以1 mol CH 3OCH3失去12 mol电子,负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+。第三空严格上说是物理和化学的综合问题。假设燃料二甲醚为1 kg,则我们只要知道电池的输出电能就能算出能量密度。1 kg二甲醚的物质的量为,1 kg 二甲醚产生的电量为×12 mol电子的电量。法拉第常数代表每摩尔电子所携带的电荷,那么1 kg二甲醚所产生的电荷为×12× 96 500 C·mol-1。根据电能公式W=UQ算出电能,再求出能量密度即可,且由此式得出的结果单位为J,要换算为kW·h。答案:CH 3OCH3+3H2O-12e-2CO2+12H+12 ÷(3.6×106J·kW-1·h-1)≈8.39 kW·h·kg-1 3.(2020·临川模拟)中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极,设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下左图,电池的工作原理如下右图。下列有关说法正确的是( )

熔融碳酸盐燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池燃料电池简介一、发展进程燃料电池的原理始见于1839年Grove发表的氢和氧反映可发生电的论文,但长期未受到重视。直到二十世纪六十年代适应宇航事业的需要才开始应用,并非惜工本开发出高性能的燃料电池。1967年美国将它列人TARGET计划(天然气转换研究计划),着手开发以天然气为燃料的民用燃料电池发电,日本的大阪和东京煤气公司亦参与了这一计划。七十年代这种污染少而发电效率高的技术受到了多方重视。但除磷酸盐型燃料电池开发较快外,熔融碳酸盐型燃料电池和固体电解质型燃料电池因难度很高,所需燃料氢的开发尚未很好解决,因此进展不快。直到1981年列人日本月光计划中的大型节能技术项目后,除将磷酸盐型电池列人扩大实验和应用开发计划外,将碳酸盐型电池进行工业应用实验,固体电解质型电池则从基础研究开始,进行了长期系统的研究。二、大体原理和特点 l、大体原理是水电解后生成氢和氧的逆反映。即氢和氧燃烧时所产生的吉布斯自由能直接变成电能。由于不通过常规发电流程中的热能和机械能的转换环节,故发电效率较高,污染少。二、它和一般蓄电池大体相似,由正极、电解质和负极等大体元件组成。不同的是蓄电池用完后需通过充电来恢复功能,而它只要不断供人氢和氧就可不断发电。开、停方便,适于做调峰负荷. 3、扩大规模时只是将若干个大体元件组叠加和串接组合即可。其效率不受规模大小的影响,故适于孤岛和生活区的独立电源。 4、由于反映温度高,可利用余热供热;用于生活民历时,还可简化送配电系统,减少转电损耗。五、电池本体无可动部份,加上附属系统的整体可动件亦少,无噪音污染。三、燃料电池的应用前景燃料电池用于军事、航天等尖端技术领域,经济上的考虑是第二位的,但作为

燃料电池电极反应书写方法总结

燃料电池电极反应式书写“五步曲” 张耀峰党茹原电池知识是中学化学中的重要基本概念，也是近年来高考的热点，更是学生心目中的难点，在学习原电池时，学生尤其感到困惑的是电极反应式的书写，特别是燃料电池的电极反应式的书写，学生在学习此块知识时，往往问题百出，从而对化学学科的学习热情大大减少，为了帮助同学们准确把握这类电池的电极反应式的写法，我结合自己的十年教学经验，对此方面的知识进行一个归纳总结，仅供大家参考。一．燃料电池介绍燃料电池是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的电池。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”，而是一个“发电厂”。燃料电池有别于原电池，因为需要穏定的氧和燃料来源，以确保其运作供电。此电池的优点是可以提供不间断的稳定电力，直至燃料耗尽。最常见的燃料电池就是氢氧燃料电池及一些有机物燃料电池。二．燃料电池中O2-的处理方法总结首先要明白的是燃料电池在书写的过程中要区分电解质溶液的区别，在酸性，碱性，熔融固态氧化物及熔融碳酸盐四种不同的介质中，电极反应式书写不同，这里涉及到O2-的处理方式： 1.酸性介质：O2-+2H+=H2O 2. 碱性介质：O2-+H2O=2OH- 3.熔融碳酸盐介质：O2-+CO = CO32- 2

4.熔融固态氧化物介质：O2-不作处理三．燃料电池在不同介质中正极电极反应式书写汇总在掌握O2-在不同介质中的处理方式以后，书写燃料电池的正极反应就变得非常容易，需要明白的是所有的燃料电池正极都发生还原反应，而且在同一介质中，正极反应的书写完全相同，下面是对正极反应式的书写汇总，大家可以结合以上O2-的处理方式进行理解 1.酸性（质子交换膜）燃料电池： O2+4e-+4H+=2H 2 2.碱性燃料电池： O2+4e-+2H20=4OH- =2CO32- 3.熔融碳酸盐燃料电池：O2+4e-+2CO 2 4.熔融固态氧化物燃料电池：O2+4e-= 2O2- 四．燃料电池负极电极反应式书写“五步曲”，以上燃料电池正极电极反应我们根据O2-在不同介质中的处理方式很容易写出，而负极电极反应式的书写可能会有难度，我今天要讲两种方法书写，第一种方法就是大多数同学能够掌握的总反应方程式减正极电极反应即为负极电极反应，而对于此方法存在的弊端之一就是有的同学不能够准确写出总反应方程式，弊端之二就是有的学生在减法过程中或者移项过程中由于粗心大意出现错误，我今天介绍的第二种方法很好的避免了这些问题，这就是我接下来所要讲的“五步曲”，“五步曲”的应用主要是在有机燃料电池，对于氢氧燃料电极反应式较简单，在这里不作说明。 ⑴确定负极材料，即为电池中的燃料；

甲醇燃料电池熔融碳酸盐

甲醇燃料电池熔融碳酸盐摘要：一、甲醇燃料电池简介 1.甲醇燃料电池的工作原理 2.甲醇燃料电池的优势二、熔融碳酸盐技术 1.熔融碳酸盐的性质和特点 2.熔融碳酸盐在甲醇燃料电池中的应用三、甲醇燃料电池熔融碳酸盐的优势 1.高能量密度 2.环境友好 3.发展前景正文：甲醇燃料电池熔融碳酸盐是一种新型的能量转换技术，具有高能量密度和环境友好的特点。在这篇文章中，我们将介绍甲醇燃料电池的基本原理，熔融碳酸盐技术以及它们结合在一起的优势。甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料、氧气为氧化剂的燃料电池。在阳极，甲醇在催化剂的作用下发生氧化反应，释放出电子和质子。电子通过外部电路流向阴极，质子则通过质子交换膜传递到阴极。在阴极，氧气在催化剂的作用下与电子结合生成水，完成整个氧化还原反应。熔融碳酸盐是一种高离子导电性的材料，具有良好的热稳定性和化学稳定

性。在甲醇燃料电池中，熔融碳酸盐被用作电解质，能够有效地提高电池的能量密度。同时，熔融碳酸盐具有环境友好性，因为它在高温下稳定，不易与甲醇发生反应，降低了电池对环境的影响。甲醇燃料电池熔融碳酸盐具有以下优势： 1.高能量密度：由于熔融碳酸盐的高离子导电性，甲醇燃料电池熔融碳酸盐的能量密度得到显著提高。这意味着在相同体积和重量的情况下，这种电池可以提供更多的电能，从而提高能源利用效率。 2.环境友好：甲醇燃料电池熔融碳酸盐在运行过程中产生的主要副产品是水，对环境无害。此外，熔融碳酸盐的稳定性使得电池在高温下运行时，不容易与甲醇发生反应，降低了电池对环境的影响。 3.发展前景：甲醇燃料电池熔融碳酸盐技术在近年来得到了广泛关注。随着研究的深入，这种新型能量转换技术有望在未来的能源领域发挥重要作用，为我国新能源事业的发展做出贡献。总之，甲醇燃料电池熔融碳酸盐是一种具有高能量密度和环境友好性的新型能源技术。

熔融碳酸盐燃料电池

熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池： 1,工作原理：负2h2+2co32-2co2+2h2o+4e-co3穿过膜由正到负极，正o2+2co2+4e-→2co3e-由负极经负载到正极总2h2+o2→2h2o 隔膜：作用-隔离阴阳机；碳酸盐的载体；隔绝h2和o2的不透层建议-较低机械强度；耐高温熔盐锈蚀；工作状态下隔膜中充满著电解质，并具备较好维持电解质性能。具备较好离子导电，电子绝缘性能够正负极：作用-良好催化作用，使电解液在隔膜，阴阳极间良好分配建议-抗炎熔融盐锈蚀，较好催化剂性能，与隔膜存有较好孔相匹配双极板：作用-分配氧化剂与还原剂，并提供气体流动通道，同时起集流导电作用要求-良好集阻气功能，良好导电集流功能 4所选材可望：隔膜lialo2负极材料掺杂alcr合金的ni负极材料nio双极板：不锈钢，镍基合金钢固体氧化物燃料电池 1工作原理负2h2+2o2-→2h2o+4e-o2-沿着膜由负极至负极正o2+4e-→2o2-e-由负极经负载到正极总2h2+o2→2h2o 2关键材料：正负极材料，电解质，电池堆，连接及密封材料 3促进作用及基本建议：电解质：作用-隔离氧化剂与还原剂给o2-提供通道建议-球状薄膜，较好稳定性，较低离子导电，并无电子导电＊负极材料：ysn：支撑，对h还原有催化作用；提供通道，使ni均匀分布 ni-ysn：稳定性不好；低导电率为；与电解质存有较好相容性和热膨胀相匹配性；催化剂性能不好；低透气性正极材料：作用-增大催化反应面积，传导电子，支撑

建议：多孔性，低导电性，与液态电解质存有低化学和热相容性及相似的膨胀系数，催化剂性能不好，稳定性不好。连接材料：作用-连接阴阳极，分离燃料与氧化剂，构成流场，导电要求，良好力学性能，良好化学稳定性，高电导率，接近ysz的热膨胀系数密封材料：促进作用-起至组件与双极相连接间密封促进作用要求-高温下密封性好，稳定性高，与固体电解质及连接板材料热膨胀系数相近，兼容性好 4所选材可望：电解质：极易平衡的氧化铝ysz阳极材:ni-ysn 阳极材料,lsm连接材料：lcc及cr-ni合金密封材料：prery玻璃，玻璃/陶瓷复合材料 1工作原理：正licoo2→li1-xcoo2+xli++xe-充电时li+由正极到负极负c+xli++xe-→lixce-由负极→负极，其中li+为对称内嵌与脱嵌2基本共同组成：负极，负极，电解液 3组成材料：负极材料为石墨（附着在负极铜箔两侧负极材料为licoo2（粘附在铅箔上）电解液：电解质锂盐lipf6 质子互换膜燃料电池→ 1工作原理负极2h2→4h++4e- 负极o2+4h++4e-→2h2o 总2h2+o2→2h2o 2关键材料：由双极板和膜电极共同组成，膜电极由质子互换膜，电催化剂，分子蔓延层共同组成 3作用及基本要求：双极板：提振，集流，隔开氧化剂与还原剂并鼓励反应气体具备阻气功能，存有一定强度且是较好导体，两侧存有流场，冷的良导体，适应环境电池工作环境，抗腐蚀质子交换膜：要求→电导率高（传递h+）化学稳定性好（耐酸碱腐蚀）热稳定性好（热量均匀分布）良好力学性能（强度柔韧性好）透气率低（正负极分开）

简述五大燃料电池工作原理和特点

简述五大燃料电池工作原理和特点简述五大燃料电池工作原理和特点可以按燃料类型分类，或者工作温度分类，但一般都是以电解质的类型来分类的，可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PENFC)五大类。碱性燃料电池（AFC）碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电池，主要为空间任务，包括航天飞机提供动力和饮用水。原理使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾基质，且电化学反应也与羟基（OH）从阴极移动到阳极与氢反应生成水和电子略有不同。这些电子是用来为外部电路提供能量，然后才回到阴极与氧和水反应生成更多的羟基离子。负极反应：2H2 + 4OH- → 4 H2O + 4e- 正极反应：O2 + 2H2O + 4 e- → 4OH- 碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发电装置。如同质子交换膜燃料电池一样，碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非常敏感。此外，其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。特点低温性能好，温度范围宽，并且可以在较宽温度范围内选择催化剂，但是才用的碱性电解质易受CO2的毒化作用因此必须要严格出去CO2，成本就偏高。磷酸燃料电池（PAFC）磷酸燃料电池（PAFC）是当前商业化发展得最快的一种燃料电池。

正如其名字所示，这种电池使用液体磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。磷酸燃料电池的工作温度要比质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池的工作温度略高，位于150 - 200℃左右，但仍需电极上的白金催化剂来加速反应。其阳极和阴极上的反应与质子交换膜燃料电池相同，但由于其工作温度较高，所以其阴极上的反应速度要比质子交换膜燃料电池的阴极的速度快。原理电池中采用的是100%磷酸电解质，其常温下是固体，相变温度是42℃。氢气燃料被加入到阳极，在催化剂作用下被氧化成为质子。氢质子和水结合成水合质子，同时释放出两个自由电子。电子向阴极运动，而水合质子通过磷酸电解质向阴极移动。因此，在阴极上，电子、水合质子和氧气在催化剂的作用下生成水分子。具体的电极反应表达如下。阳极反应： H2 + 2H2O → 2H3O+ + 2e 阴极反应： O2 + 4H3O+ + 4e → 6H2O 总反应： O2 + 2H2 → 2H2O 磷酸燃料电池一般工作在200℃左右，采用铂作为催化剂，效率达到40%以上。由于不受二氧化碳限制，磷酸燃料电池可以使用空气作为阴极反应气体，也可以采用重整气作为燃料，这使得它非常适合用作固定电站。特点较高的工作温度也使其对杂质的耐受性较强，当其反应物中含有1-2%的一氧化碳和百万分之几的硫时，磷酸燃料电池照样可以工作。磷酸燃料电池的效率比其它燃料电池低，约为40%，其加热的时间也比质子交换膜燃料电池长。虽然磷酸燃料电池具有上述缺点，它们也拥有许多优点，例如构造简单，稳定，电解质挥发度低等。磷酸燃料电池可用作公共汽车的动力，而且有许多这样的系统正在运行，不过这种电池是乎将来也不会用于私人车辆。在过去的20多年中，大量的研究使得磷酸燃料电池能成功地用语固定的应用，已有许多发电

燃料电池电极反应式的书写

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点，也是高考化学的常考考点之一，在书写时学生往往易错。参加北大附中课堂教学培训，感悟最深的是桑老师对燃料电池电极反应式的复习的处理，其复习教学设计如下：一、首先分清原电池的正、负极均为惰性电极，电极均不参与反应。二、正极发生还原反应，通入的气体一般是氧气，氧气得到电子首先变为氧离子，根据电解质的不同，其负极电极反应式书写分以下几种情况：（1）在酸性溶液中生成的氧离子与氢离子结合生成水，其电极反应式为： O2 + 4e- + H+== 4H2O （2）在碱性溶液中,氧离子与氢氧根离子不能结合,只能与水结合生成氢氧根离子,其电极反应式为： O2 + 4e -+ 2H2O== 4OH- （3）在熔融碳酸盐中,氧离子与碳酸根离子不能结合，只能与二氧化碳结合生成碳酸根离子，其电极反应式为：O2+2CO2-+4e-==2 CO32-（4）在熔融氧化物介质中，氧气得到电子转化为氧离子,其电极反应式为： O2 + 4e- == 2O2- 三、负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合，有以下几种情况： (1)若负极通入的气体是氢气,则 ①酸性液中 H2 - 2e- == 2H+

②碱性溶液中 H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O ③熔融氧化物中 H2 - 2e- + O2- == H2O (2) 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在碱性溶液中生成碳酸根离子,熔融碳酸盐中生成二氧化碳，熔融氧化物中生成碳酸根离子。含有氢元素的化合物最终都有水生成。如CH3OH燃料电池：酸性溶液中负极反应式为:：CH3OH - 6e- + H2O == CO2↑ + 6H+碱性溶浚中负极反应式为：CH3OH - 8e- + 10OH- == CO32-+ 7H2O 氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O 电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况： 1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2– 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2– 2e- + 2OH- === 2H2O；

甲烷燃料电池原理及其发展应用

一、前■言科技文明不停的进步，人口不斷的增加以及为了追求更美好的生活，人们不停的增加能源的使用量，使得石化燃料（石油、煤炭、天然气等）日已枯竭，大量的使用石化燃料也衍生出许多问題如：空％汚染.酸雨以及温室效应等问题。据统计，以现今石油消耗的速度，地球上的石油储存量最多能再用40到50年，为了避免届时世界陷入难以估计的经济恐慌，各国提出了各种以绿色能源取代石化燃料的方案。 0荊世界上绿色能源有太阳能.风力、水力、潮汐.地热.生物能以及氢能等。但太阳能转化效率不离、制造过程复杂生产成本昂贵：而风力会受到地形天候限制；水力发电建设费用和当高，且在河流上建造水坝会破坏河流生态：地热又少：因此在这些绿色能源中以燃抖电池置具发展潜力。燃料电池能够应用的领域相当广泛，包括电力、工业、运输、太空、军事、通讯产品等等。目祈许多国家都在发展燃料电池，经过多年研究以及技术改良现在燃料电池技术已经进入商业化阶段，未来扱有可能成为歳虫要的绿色科技之一• 二、燃料电池发展史燃料电池技术起源于1838年，C. F. Schonbein发现了燃料电池的电，氫气与白金电扱上的氯乞或氧气发生的化学反应能产生电流，并将这种现象命名为极化效应。 1839年.Willia n Grove设计了一款气体电池，他的基本设想来自于水的电解反应，水电解之后产生氧气和氢气，若将电解反应逆转则能产生电流，于是用两条白金分别放入两个密封的瓶子中，一瓶充满氢气，一瓶充满敦％,将两容器浸入稀硫酸溶液时，电流便在两个电扱之间流动，为了提高装置产生的电压，就將四纽装置串联起来，此装置就是后来全世界公认的第一个燃料电池。 1899年，Nernst提出将固态氣化物当做电解质用于燃料电池之中。 1959年，Francis L Bacon制作出一个5KW的燃料电池，能够推动电焊，电锯以及堆鬲机，使燃料电池技术走出实验室。 1960年美国太空署为了发展太空科技而开始将燃料电池实用化。 1965年氢燃料电池正式应用在太空船双子星五号上，为美国太空计划中的电力提供系统，因产物是纯水也为太空人提供饮用水.此后燃料电池在太空行动如阿波罗7^17号中均越到重责大任。 1973年发生石油能源危机，各国开始认识到能源的重要性，纷纷拟定各种能源政我以期望降低对石油的依赖。燃料电池因其高的能源转化率而引起各国虫视。 1980年代环保意识的离涨，开法绿色能源技术使人类的发展不用受限于有限的天然资源，也可以让人类在享受能源提供生活便利的同时还能维持一个良好的生活环境，燃料电池以其低污染的特性再次走入大众观野。现今燃料电池生产状况并不轻松，与化石燃料的竞争过于激烈。而且受制于成本问題，除非国家政策扶植力度大，否则很多燃料电池企业都很难盈利甚至亏损。如FuelCell能源公司2010年就在燃料电池领域亏损。但是燃料电池的优势还是十分显著的，环保方面的零排放，应用国之广，无论大到发电厂，还是汽车，还是小到电子消费产品都可以使用燃料电池.业认为，随看今后数十年的发展，再配合液态II基础设施网络的建设和完善，燃料电池就会变得更稳定廉价，燃料电池发展的其正春天也就来了。