人教版化学选修4重要知识点剖析 氢氧燃料电池
氢氧燃料电池
（2019·嘉兴市第一中学、湖州中学高二上学期期中联考）“重油—氧气—熔融碳酸钠”燃料电池装置如图所示。
下列说法错误的是
A．O2在b极得电子，最终被还原为CO32−
B．放电过程中，电子由电极a经导线流向电极b
C．该电池工作时，CO32−经“交换膜2”移向b极
D．H2参与的电极反应为：H2−2e−＋CO32−H2O＋CO2
【参考答案】C
【试题解析】在燃料电池中，通入氧气的一极为正极，则b极为正极，a极为负极，电解质为熔融碳酸钠，正极发生还原反应，电极反应式为：O2 + 4e−+ 2CO22CO32−，负极反应物为H2、CO，失电子发生氧化反应，分别生成水和二氧化碳，H2参与的电极反应为：H2−2e−＋CO32−H2O＋CO2，CO参与的电极反应为：CO−2e−＋CO32−2CO2，原电池外电路中电子沿导线由负极流向正极，内电路中阴离子移动向负极，阳离子移动向正极.A．通入氧气的一极为正极，发生还原反应，所以O2在b极得电子，最终被还原为CO32−，A项正确；B．原电池中电子沿导线由负极流向正极，b极为正极，a极为负极，所以放电过程中，电子由电极a经导线流向电极b，B项正确；C．原电池中阴离子向负极移动，所以CO32−经“交换膜2”移向a极，C项错误；D．负极氢气发生氧化反应，电极反应式：H2−2e−+ CO32−H2O + CO2，D项正确；答案选C。
1．构造
1
2．电池总反应：2H2＋O2===2H2O。
3．氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应式
介质负极反应式正极反应式
酸性2H2−4e−===4H＋O2＋4H＋＋4e−===2H2O
中性2H2−4e−===4H＋O2＋2H2O＋4e−===4OH−
碱性2H2−4e−＋4OH−===4H2O O2＋2H2O＋4e−===4OH−
1．（2019·泉州市永春华侨中学高二上学期期中考试）下列电池工作时，O2在正极放电的是
A．锌锰电池B．氢燃料电池C．铅蓄电池D．镍镉电池2．（2019·杭州市西湖高级中学高二10月月考）将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CO和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是
①通入CO的电极为正极；
②正极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e−4OH−；
③通入CO的电极反应式是2CO＋O2−4e−2CO2；
④负极的电极反应式是CO＋4OH−−2e−CO32−＋2H2O；
⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动；
⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动。
A．①③⑤B．②④⑥
C．④⑤⑥D．①②③
2。
高中化学人教版选修四第41课《原电池》讲解稿
高中化学人教版选修四第41课《原电池》讲解稿一、引言本课我们将学习原电池的相关知识。
原电池是一种将化学能转化为电能的装置，广泛应用于我们的日常生活和工业生产中。
二、原电池的构成和工作原理原电池由两个半电池和电解质组成。
半电池分为阳极和阴极，电解质则负责传递离子。
当阳极和阴极通过电解质相连时，化学反应会导致电子在电路中流动，产生电流。
三、原电池的种类1. 干电池干电池是一种常见的原电池，它使用固态或半固态的电解质。
干电池具有体积小、重量轻、使用方便等特点，广泛应用于电子设备、玩具等领域。
2. 燃料电池燃料电池是一种利用化学能直接转化为电能的装置。
它使用可燃性物质（如氢气、甲醇等）作为燃料，通过与氧气发生反应产生电能。
燃料电池具有高能量转化效率、环保等优点，在汽车、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
四、原电池的应用1. 电子设备原电池广泛应用于各种电子设备，如手持式电子产品、遥控器、闹钟等。
干电池由于便携性好且寿命较长，成为这些设备的常用电源。
2. 交通工具燃料电池作为一种新型的清洁能源装置，被广泛应用于汽车、船舶、飞机等交通工具。
燃料电池车辆具有零排放、低噪音等特点，有望成为未来交通工具的主流。
五、总结原电池作为一种将化学能转化为电能的装置，在我们的生活和工业生产中扮演着重要角色。
通过学习本课，我们了解了原电池的构成和工作原理，以及干电池和燃料电池的种类和应用领域。
希望同学们能够将所学知识应用到实际生活中，进一步加深对原电池的理解。
谢谢！。
高中化学选修四燃料电池
法正确的是 A. 在熔融电解质中，O2-由负极移向正极
B、C
B. 电池的总反应是：2C4H10＋13O2 = 8CO2＋10H2O C. 通入空气的一极是正极，
电极反应为：O2＋4e-＝2O2D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：
C4H10＋26e-＋13O2-＝4CO2＋5H2O
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例5、我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型 海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝 不断被氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟， 就会发出耀眼的白光。 电源负极材料为：铝； 电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料。 负极的电极反应式为： 4Al－12e－= 4A；l3+ 正极的电极反应式为： 3O2+6H2O+12e－。=12OH－ 总反应式为： 4Al+3O2+6H2O = 4Al。(OH)3 说明:铝板要及时更换, 铂做成网状是为了 增大与氧气的接触. 面积
⑴2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
⑵正极：O2＋2CO2 +4e-=2CO32-，
负极：2C4H10+26CO32-－52e-=34CO2+10H2O
⑶CO2 从负极反应产物中来
13
例4、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入
丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2) 晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说
7
第二步，再写出燃料电池的正极反应式；
⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸） 在酸性环境中，O2-离子不能单独存在，可供O2-离子结 合的微粒有H这样，在酸性电解质溶液中，正极反应式为
O2＋4H++4e- =2H2O。
化学人教版高中选修4 化学反应原理燃料电池电极反应式的书写方法
燃料电池电极反应式的书写方法一、有关燃料电池基本知识了解1、定义：燃料电池是一种不经过燃烧，将燃料化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置。
它和其它电池中的氧化还原反应一样，都是自发的化学反应，不会发出火焰，其化学能可以直接转化为电能，且废物排放量很低。
其中燃料电池电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，这是我们书写燃料电池总反应方程式的依据。
2、燃料电池的电极规定燃料电池的两极材料都是用多孔碳、多孔镍、铂、钯等兼有催化剂特性的惰性金属，两电极的材料相同。
因此，燃料电池的电极是由通入气体的成分来决定。
通入可燃物的一极为负极，可燃物在该电极上发生氧化反应；通入空气或氧气的一极为正极，氧气在该电极上发生还原反应。
3、燃料电池的电解质不同类型的燃料电池可有不同种类的电解质，其电解质通常有水剂体系（酸性、中性或碱性）电解质、熔融盐电解质、固体（氧化物或质子交换膜）电解质等。
在不同的电解质中，燃料电池的电极反应式就有不同的表示方法。
因此，在书写燃料电池电极反应式时要特别注意电解质的种类。
4、燃料电池的工作原理以氢氧燃料电池为例，其工作原理是：氢气（可燃物）从负极处失去电子（燃料被氧化掉），这些电子从外电路流到正极；同时，余下的阳离子（氢离子）通过电解液被送到正极。
在正极，离子与氧气发生反应并从负极获得电子。
二、燃料电池电极反应式的书写方法在中学阶段，掌握燃料电池的工作原理和电极反应式的书写是十分重要的。
所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应式的书写也同样是有规律可循的。
书写燃料电池电极反应式一般分为三步：第一步，先写出燃料电池的总反应方程式；第二步，再写出燃料电池的正极反应式；第三步，在电子守恒的基础上用燃料电池的总反应式减去正极反应式即得到负极反应式。
下面对书写燃料电池电极反应式“三步法”具体作一下解释。
1、燃料电池总反应方程式的书写因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同，可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式，但要注意燃料的种类。
氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般就是以惰性金属铂(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.电解质就是KOH溶液(碱性电解质)
负极发生的反应为:H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以:
电源负极材料为:铝;电源正极材料为:石墨、铂网等能导电的惰性材料。
负极的电极反应式为:4Al－12e－===4Al3+;
正极的电极反应式为:3O2+6H2O+12e－===12OH－
总反应式为:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3
说明:铝板要及时更换,铂做成网状就是为了增大与氧气的接触面积、
1、燃料电池总反应方程式的书写
因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同,可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式,但要注意燃料的种类。若就是氢氧燃料电池,其电池总反应方程式不随电解质的状态与电解质溶液的酸碱性变化而变化,即2H2+O2=2H2O。若燃料就是含碳元素的可燃物,其电池总反应方程式就与电解质的状态与电解质溶液的酸碱性有关,如甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2与H2O,即CH4+2O2=CO2+2H2O;在碱性电解质中生成CO32-离子与H2O,即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O。
2、燃料电池正极反应式的书写
因为燃料电池正极反应物一律就是氧气,正极都就是氧化剂氧气得到电子的还原反应,所以可先写出正极反应式,正极反应的本质都就是O2得电子生成O2-离子,故正极反应式的基础都就是O2＋4e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态与电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。这就是非常重要的一步。现将与电解质有关的五种情况归纳如下。
氢氧燃料电池
一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般就是以惰性金属铂（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.电解质就是KＯH溶液（碱性电解质)负极发生得反应为：H2 +2e- ===２H+,2Ｈ+ + 2OＨ—===2Ｈ2O,所以：负极得电极反应式为:H2–2e—＋２OＨ—=＝= 2Ｈ2O;正极就是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,正极得电极反应式为:O2 + H2Ｏ+ ４e- === 4ＯH—。
２。
电解质就是H2SO4溶液(酸性电解质）负极得电极反应式为:Ｈ２＋2ｅ—＝=＝2H+正极就是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,因此正极得电极反应式为:O2 +4Ｈ+＋4e- === 2Ｈ2O(Ｏ2 ＋4ｅ—=== 2Ｏ2—,２O 2- + 4Ｈ＋=== 2H2Ｏ)3、电解质就是ＮａＣl溶液(中性电解质）负极得电极反应式为:Ｈ２+2e－=＝= 2H+正极得电极反应式为:Ｏ2 +H2O＋4ｅ－===4OH－说明:1、碱性溶液反应物、生成物中均无Ｈ+2、酸性溶液反应物、生成物中均无OＨ—3、中性溶液反应物中无H+ 与ＯH—４、水溶液中不能出现O２－二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质:1. 碱性电解质(KOH溶液为例）总反应式:2ＣＨ４O ＋3O2 ＋4KOH=== ２K2CO3 ＋６Ｈ２O正极得电极反应式为:3O２＋12e－+ 6H２0=＝=1２OH-负极得电极反应式为:ＣH4Ｏ-6e-+8OＨ- ===CO32—+ ６H2O2、酸性电解质(Ｈ2SO４溶液为例)总反应: ２CH4O ＋3O2＝==2ＣＯ2 + 4H2O正极得电极反应式为：3O2+12ｅ—+12H+==＝6Ｈ2O负极得电极反应式为：2CH4O-１2ｅ－+２H2O =＝＝1２H＋+ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH,生成得CO2还要与KOH反应生成K 2CO3,所以总反应为:CH4 + 2ＫＯH+ 2O２=＝= K２CO3 + 3H2O。
氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一、简介燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。
从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。
但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。
由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。
二、结构图三、材料电极:多孔石墨电极负极:氢气正极:氧气电解质:酸溶液(如稀H2SO4)或碱溶液(如KOH)四、原理1、氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。
电池反应 2H+O=2HO 2222、电极反应(与电解质种类有关)1)若电解质溶液是碱、盐溶液，则负极反应式为:2H + 4OHˉ-4eˉ== 4H0 22正极为:O + 2HO + 4eˉ== 4OHˉ 222)若电解质溶液是酸溶液，则负极反应式为:+2H-4eˉ=4H(阳离子) 2+正极为:O+4eˉ+4H=2HO 22+在碱溶液中，不可能有H出现，在酸溶液中，不可能出现OHˉ。
五、评价优点:能量利用率高(约80%，普通燃烧为30%)清洁环保，可连续使用污染轻，产物主要是水缺点:现在技术还不太成熟，还没有形成产业化，而且对膜的要求很高。
另外，催化剂还需要使用铂金，造价比较高，而且在使用中可能会产生有害气体。
六、如何制作材料:石墨电极水槽(溶液为NaCl溶液)1.实验步骤1)将石墨电极放入水槽中，连接在6V直流电源上，并通上电(电解水)现象:2)断开电路，取下电池，串连入灵敏电流计，观察现象。
评价:由于是在家中实验，材料较不充足，使用了食盐水，因而导电性与稀硫酸或KOH溶液相比较差。
并且在实验中，灵敏电流计的示数很快减小，产生的电流较小。
氢氧燃料电池
一、氢氧燃料电池令狐采学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- === 2H2 O,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：2O2- + 2H2 O === 4OH- ，因此，正极的电极反应式为：O2 + H2O + 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)3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-说明： 1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH-3.中性溶液反应物中无H+ 和OH-4.水溶液中不能出现O2-二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质：1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH-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说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,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 + 2 KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。
氢氧燃料电池
十、研制氢氧燃料电池的体会
提高了学习兴趣； 加深了对燃料电池的理解； 增强了实验能力； 锻炼了创新能力； 加强了合作能力； 填补了教材空白。
精品课件
电池中附有氧气的碳棒为正极，附 有氧气的碳棒为正极。
电子贺卡
贺卡发出红光 和音乐声音
电 解槽
精品石课件墨电极
Na2SO4 溶液
八、该氢氧燃料电池的优点
装置美观，材料价廉; 操作简单，现象明显; 安全； 高效； 无污染。
精品课件
九、氢氧燃料电池的应用
大型电站发电； 便携移动电源； 应急电源； 家庭电源； 飞机、汽车，军舰…
负
正
极
极
电 解 质
燃料电池由正 极、负极和离子导电 的电解质构成，其工 作原理与普通电化学 电池类似，燃料在负 极氧化，氧化剂在正 极还原，电子从负极 通过负载流向正极构 成电回路，产生电流。
精品课件
四、氢氧燃料电池的工作原理
Aபைடு நூலகம்
2e-
2e-
氢气
H + OH H + OH-
H2O
正极
负精极品课件
氧气
电 解槽
精品石课件墨电极
Na2SO4 溶液
七、氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氢气的碳棒为负极，附 有氧气的碳棒为正极。
（+）O2+ 4e- + 4H+= 2H2O
电子钟
可走数十 分钟
（-）2H2-4e- + 4OH- = 4H2O
电 解槽
精石品课墨件 电极
Na2SO4 溶液
七、氢氧燃料电池带动小电器
五、氢氧燃料电池的装置
石墨电极均为普通1号干电池的碳棒, 电解槽为化学实验室盛装石蕊试纸的塑料盒 。
氢氧燃料电池
池技术方面的实力。
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德国H2 Mobility Deutschland
该公司致力于建设覆盖全国的氢气加注站网络，为燃料电池汽车提供便利的加氢服务， 推动了氢燃料电池汽车的普及。
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上海临港氢能产业园
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北京冬奥会氢燃料电池车 队
氢氧燃料电池
• 引言 • 氢氧燃料电池的种类与特点 • 氢氧燃料电池的应用领域 • 氢氧燃料电池的发展现状与趋势 • 氢氧燃料电池的挑战与解决方案 • 氢氧燃料电池的成功案例分析
01
引言
氢氧燃料电池的定义
氢氧燃料电池是一种将氢气和氧气通 过化学反应转换成电能的装置。
它是一种清洁、高效的能源转换方式 ，被广泛应用于移动电源、电动车、 航空航天等领域。
详细描述
磷酸燃料电池的优点在于其较高的能量效率和较长的使用寿命，同时其技术成熟度也较高。然而，磷酸燃料电池 的缺点是成本较高，且产生的废水中含有一定量的有害物质。
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）
总结词
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温燃料电池，其工作原理是通过氢气和氧气在熔融碳酸盐介质中反应产 生电能。
详细描述
04
氢氧燃料电池的发展现状与趋势
技术发展现状
高效能转换
氢氧燃料电池的能量转换效率高，能够达到6080%的效率，远高于传统电池。
长寿命
氢氧燃料电池的寿命长，可达到数千小时，减少 了更换电池的频率和维护成本。
氢氧燃料电池反应原理及工作原理
氢氧燃料电池反应原理及工作原理氢氧燃料电池是以氧气作为氧化剂，以氢气作为燃料，然后通过燃料的各种化学反应，进而将产生的化学能转化为电能有一种电池。
氢氧燃料电池具有容量大、比能量高、转化效率高和功率范围广等多个优点。
氢氧燃料电池和一般电池有着很大区别，一般电池的活性物质是被存放在电池的内部的，所以储存的活性物质的量的多少决定电池的容量。
而燃料电池的活性物质是可以被源源不断地输入的。
今天小编就来给大家介绍一下氢氧燃料电池的一些知识。
氢氧燃料电池的分类氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。
1、离子膜氢氧燃料电池用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池，现代采用全氟磺酸膜。
电池放电时，在氧电极处生成水，通过灯芯将水吸出。
这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻，但离子交换膜内阻较大，放电电流密度小。
2、培根型燃料电池属碱性电池。
氢、氧电极都是双层多孔镍电极（内外层孔径不同），加铂作催化剂。
电解质为80%～85%的苛性钾溶液，室温下是固体，在电池工作温度（204～260C）下为液体。
这种电池能量利用率较高，但自耗电大，起动和停机需较长的时间（起动需24小时，停机17小时）。
3、石棉膜燃料电池也属碱性电池。
氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成，氧电极是多孔银极片，两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜，再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器，构成气室，封装成单体电池。
放电时在氢电极一边生成水，可以用循环氢的办法排出，亦可用静态排水法。
这种电池的起动时间仅15分钟，并可瞬时停机。
比磷酸铁锂电池要更环保。
氢氧燃料电池的优点1、材料价廉。