高中化学_专题 燃料电池教学课件设计
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燃料电池讲解：PPT课件
ห้องสมุดไป่ตู้ 二、
一、制作氢氧燃料电池的设想
燃料电池是一种新型的化学电源， 是现在最引人注目的能源装置之一，是 高中化学教材新增添的学习内容。但教 材没有安排燃料电池的演示实验和学生 实验。因此我们就想自己研制燃料电池。 我们首先查阅了大量的有关燃料电池的 资料，做了大量的实验，通过不断改进， 最终研制出了一种不需用贵重金属的简 易氢氧燃料电池。
正 极
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。
四、氢氧燃料电池的工作原理
A
2e
-
2e
-
氢气
H+
H+
OH OH -
氧气
H2O 负极 正极
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。
二、燃料电池的定义
燃料电池是一种能够持续的 通过发生在正极和负极的氧化还 原反应将化学能转化为电能的能 量转换装置。燃料电池与常规电 池的区别在于，它工作时需要连 续不断地向电池内输入燃料和氧 化剂，只要持续供应，燃料电池 就会不断提供电能。
三、燃料电池的工作原理
燃料 导电离子 氧化剂
负 极 电 解 质
电子钟
（+）O2+ 4e- + 4H+= 2H2O
可走数十 分钟
（-）2H2-4e- + 4OH- = 4H2O
电解槽
Na2SO4 溶液
石墨电极
七、氢氧燃料电池带动小电器
电池中附有氧气的碳棒为正极，附有氧 气的碳棒为正极。
高中化学_基于核心素养下的燃料电池教学课件设计
①若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的 电极反应式为
2H2O+SO2 + 2e- =SO42-+4H+ ②若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极的
电极反应式为 O2 +4e- + 4H+ = 2H2O
（2）右图为H2S燃料电池的示意图。
总反应方程式为 2H2S+O2=2H2O+S2 负极的电极反应式为 2H2S - 4e- =S2+ 4H+
❖ 若维持电流强度为1A,电池工作10min，理论消耗二 甲醚 0.0057 或1/1930 mol。（已知 F=96500C/mol）
❖ 总结：
❖ 变式3、尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化 转化器中可发生如下反应CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2 (g) △H=+250.1 kJ/mol。已知CO(g)、H2 (g)的燃烧热依次 为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的 热化学方程式
反应还原反应 (2)a极的反应式 N2H4 - 4e- + 4OH- =N2 +2H2O (3)放电时，电流从 b 极经过负载流向 a 极
燃料电池电极反应式的书写步骤
常见的电解质
H+、OH- 、CO32- 、O2-
变式1、。 （1）利用电化学原理将CO、NH3转 化为重要化工原料，装置如图所示：
课堂总结
课后作业
完成拓展提高的内容并制作一个简单的 燃料电池。
（3）当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室 产或生右的）N，2移为动0数.0目8 m为ol0，.8中NA间室Na+移向 右 室（左
2H2O+SO2 + 2e- =SO42-+4H+ ②若A为NH3，B为O2，C为HNO3，则正极的
电极反应式为 O2 +4e- + 4H+ = 2H2O
（2）右图为H2S燃料电池的示意图。
总反应方程式为 2H2S+O2=2H2O+S2 负极的电极反应式为 2H2S - 4e- =S2+ 4H+
❖ 若维持电流强度为1A,电池工作10min，理论消耗二 甲醚 0.0057 或1/1930 mol。（已知 F=96500C/mol）
❖ 总结：
❖ 变式3、尾气中的碳氢化合物含有甲烷，其在排气管的催化 转化器中可发生如下反应CH4(g)+H20（1）=CO(g)+3H2 (g) △H=+250.1 kJ/mol。已知CO(g)、H2 (g)的燃烧热依次 为283.0kJ/mol、285.8 kJ/mol，请写出表示甲烷燃烧热的 热化学方程式
反应还原反应 (2)a极的反应式 N2H4 - 4e- + 4OH- =N2 +2H2O (3)放电时，电流从 b 极经过负载流向 a 极
燃料电池电极反应式的书写步骤
常见的电解质
H+、OH- 、CO32- 、O2-
变式1、。 （1）利用电化学原理将CO、NH3转 化为重要化工原料，装置如图所示：
课堂总结
课后作业
完成拓展提高的内容并制作一个简单的 燃料电池。
（3）当左室有4.48L(标准状况下)CO2生成时，右室 产或生右的）N，2移为动0数.0目8 m为ol0，.8中NA间室Na+移向 右 室（左
【课件】第3课时 常见化学电源(二)——燃料电池课件高二化学人教版(2019)选择性必修1
二、 常见有机物燃料电池、熔融氧化物(盐)燃料电池的种类及工作原理
探究思考 甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。
试写出甲烷分别在酸性、碱性介质中的电极反应式以及总反应式
二、 常见有机物燃料电池、熔融氧化物(盐)燃料电池的种类及工作原理
1. 甲烷燃料电池
(1)在酸性介质中 负极：_C_H__4＋__2_H__2_O_－__8_e_－_=_=_=_C__O_2_＋__8_H_＋__；正极：_2_O__2＋__8_H__＋_＋__8_e_－_=_=__=_4_H_2_O_； 总反应式：___C_H__4＋__2_O__2_=_=_=_C_O__2＋__2_H__2O____________。 (2)在碱性介质中 负极：C_H__4_＋__1_0_O_H_－__－__8_e_－_=_=_=_C__O_32_−_＋__7_H_2_O_；正极：_2_O__2_＋__8_H_＋_＋__8_e_－__=_=_=_4_H_2_O__； 总反应式：__C_H__4_＋__2_O_2_＋__2_O_H__－_=_=_=_C_O__32_−_＋__3_H_2_O____。
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第3课时 常见化学电源(二)——形形色色的燃料电池
1.了解常见的氢氧燃料电池的种类，能正确书写电极反应式(重点)。 2.了解气体燃料电池的工作原理(难点)。
新课导入
电解水可得到氢气和氧气，依据能量守恒推测：氢气与氧气反应 由化学能转化为电能的过程也可能实现。这一过程能否实现呢? 是怎样发生的呢?
总反应式－正极反应式 = 负极反应式
二、 常见有机物燃料电池、熔融氧化物(盐)燃料电池的种类及工作原理
3. 熔融碳酸盐燃料电池
工作原理示意如图所示。
化学人教版(2019)选择性必修1 4.1.3化学电源--燃料电池(共22张ppt)
总反应式：__C_H_4_+__2_O__2_+_2_O__H__- _=_C__O_3_2_- +_。3H2O
【牛刀小试】
1. 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)
总反应式：_C__H_4_＋__2__O_2__=_C__O__2_＋__2_H__2_O_______；
负极： H2－2e－ ＋CO32- = H2O＋CO2
正极： O2＋4e－ ＋2CO2 = 2CO32-
三、燃料电池电极反应式的书写
燃料电池的正、负极均为惰性电池，起传导电子的作用，电极材料 一般不参与反应。 1.正极反应式的书写：
正极发生还原反应，通入气体一般为O2。 O2→O2-，根据电解质溶液不同，分为以下几种情况： ①酸性溶液： 生成的O2-与H+结合生成水，
其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O ②碱性及中性溶液：O2-与H2O结合，生成OH-，
其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-
③熔融碳酸盐中：O2-与CO32-不能结合，只能和CO2结合生成CO32-， 其电极反应式为：O2+2CO2+4e-=2CO32-
④允许O2-通过的高温固体：O2+4e-=2O2-
负极反应式 = 总反应 - 正极反应式
【牛刀小试】
甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的燃料电池。
1. 以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书 写方法。
(1)在酸性介质中 负极：C_H__4_+__2_H_2_O__-_8_e_－__=_C__O_2_+ 8H＋ ；正极：2O_2_+__8_H_＋__+__8_e_－_=__4_H__2O_；
《燃料电池》课件
《燃料电池》PPT课件
这是《燃料电池》PPT课件，通过本课件，你将了解燃料电池的定义、工作原 理、构成、应用以及未来发展和趋势。让我们一起探索这个令人兴奋的领域 吧！
什么是燃料电池
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接 转化为电能的装置，通过电化 学反应实现电能的产生。
燃料电池的工作原理
燃料电池通过氧化还原反应将 燃料（如氢气）和氧气在电解 质中进行电化学反应，产生电 能。
燃料电池的优缺点
燃料电池具有高效能源转化、环 保、低噪音等优点，但成本和氢 气供应等问题仍需解决。
燃料电池的应用
1
燃料电池在交通运输领域的应用
燃料电池汽车逐渐成为替代传统燃油汽车的绿色交通选择，减少尾气排放。
2
燃料电池在能源领域的应用
燃料电池可以作为一种清洁的能源来源，在无电网的地区提供电力供应。
3
燃料电池在军事领域的应用
燃料电池系统可以为军事设备提供可靠的能源支持，降低依赖传统燃油的风险。
燃料电池的未来发展与趋势
燃料电池技术的发展历程
燃料电池技术经过多年的研发和改 进，取得了巨大继续朝着高效、便携、 可再生能源和可持续发展的方向发 展。
燃料电池未来的应用前景
燃料电池有望在交通运输、能源供 应等领域发挥更大的作用，推动可 持续发展。
感谢阅读
通过本《燃料电池》PPT课件，希望您对燃料电池有了更深入的了解。谢谢！
燃料电池种类介绍
常见的燃料电池类型有聚合物 电解质燃料电池（PEMFC）、 固体氧化物燃料电池（SOFC） 等。
燃料电池的构成
燃料电池的主要组成 部分
燃料电池由氢气供应系统、氧气 供应系统、电解质、电极和电流 收集系统等组成。
这是《燃料电池》PPT课件，通过本课件，你将了解燃料电池的定义、工作原 理、构成、应用以及未来发展和趋势。让我们一起探索这个令人兴奋的领域 吧！
什么是燃料电池
燃料电池的定义
燃料电池是一种将化学能直接 转化为电能的装置，通过电化 学反应实现电能的产生。
燃料电池的工作原理
燃料电池通过氧化还原反应将 燃料（如氢气）和氧气在电解 质中进行电化学反应，产生电 能。
燃料电池的优缺点
燃料电池具有高效能源转化、环 保、低噪音等优点，但成本和氢 气供应等问题仍需解决。
燃料电池的应用
1
燃料电池在交通运输领域的应用
燃料电池汽车逐渐成为替代传统燃油汽车的绿色交通选择，减少尾气排放。
2
燃料电池在能源领域的应用
燃料电池可以作为一种清洁的能源来源，在无电网的地区提供电力供应。
3
燃料电池在军事领域的应用
燃料电池系统可以为军事设备提供可靠的能源支持，降低依赖传统燃油的风险。
燃料电池的未来发展与趋势
燃料电池技术的发展历程
燃料电池技术经过多年的研发和改 进，取得了巨大继续朝着高效、便携、 可再生能源和可持续发展的方向发 展。
燃料电池未来的应用前景
燃料电池有望在交通运输、能源供 应等领域发挥更大的作用，推动可 持续发展。
感谢阅读
通过本《燃料电池》PPT课件，希望您对燃料电池有了更深入的了解。谢谢！
燃料电池种类介绍
常见的燃料电池类型有聚合物 电解质燃料电池（PEMFC）、 固体氧化物燃料电池（SOFC） 等。
燃料电池的构成
燃料电池的主要组成 部分
燃料电池由氢气供应系统、氧气 供应系统、电解质、电极和电流 收集系统等组成。
教学课件 人教版高中化学 选择性必修1 第四章 实验活动5 制作简单的燃料电池
问题和讨论:列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理
氢氧燃料电池
电解水
能量
装置
电极反应式
电子流向
离子流向
反应类型
问题和讨论:列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理
氢氧燃料电池
电解水
能量
装置
电极反应式
电子流向
离子流向
反应类型
联系实际
为什么燃料电池的供电量易于调节？
为什么它不需要很长的充电时间？
滴入1～2滴酚酞溶液。在 U形管的两边分别插入一 根石墨棒，并用鳄鱼夹、 导线连接电源。闭合K1，
阴极：
产生气泡,电极 附近溶液变红 色
接通直流电源开始电解。
阳极产生 O2 ；
电极反应：
2H2O-4eO2↑+4H+
阴极产生 H2 ；
电极反应：
4H2O+4e2H2↑+4OH-
实验记录
实验 实验装置 步骤
• 5.科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电 池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质 中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题： (1)这种电池放电时发生的化学反应方程式：_________。 (2)此电池的正极发生的电极反应：________，负极发生的电极反应：________。 (3)电解液中H+向___极移动，向外电路释放电子的电极是_____。 (4)使用该燃料电池的另一个好处是________。
随堂练习
【答案】1.B 2.A 3.B 4.D • 5. （1）2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
（2）3O2+12H++12e-=6H2O 2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+ 正 负极 对环境无污染
高中化学《燃料电池实验》精品说课课件
3，通过学生的讨论，得出课本该燃料电 池的几个缺点：如通入氢气，氧气比较麻 烦；质子交换膜实验室不易得到；氢气和 氧气在碳棒上不易聚集，产生的电流可能 很小等（该结论不易得出，可由老师给 出）。
4，学生讨论设计更好的实验方案。（老 师给一些提示：比如碳棒可以用很多铅笔 芯代替以增加接触面积，为防止气体逸出 可以用棉花包裹或者用笔套套住等）
燃料电池实验
说课
目录
教学目标 内容设计 实验方法设计 教学过程设计 教学反思 自我评价
实验教学目标
人教版选修4第四章第二节《化学电源》（77页）这一节内容中， 设计了一个氢氧燃料电池装置。该装置图如下图所示
▪ 缺点：
该装置在课堂教学过程中可操作性不强，需要制 取氢气，氧气，很麻烦，而且氢气，氧气在碳棒 上不容易聚集，产生的电流很微弱。一般只能作 为理论解释，不能实际操作。
2，通过预阅读课本相关内容，分组讨论并回答
？问题2：燃料电池的工作原理是怎样 的？外电路中电子，内电路中阴阳离子 的流动方向是怎样的？
？问题3：写出该燃料电池的正负极电极 反应式？
？问题4：按照课本图4-6完成该实验，在 我们现有实验条件下你认为有什么困难吗？ 你能设计一个更好的实验方案来验证验证 燃料电池的工作原理吗？
▪ 按图连接好装置，电解约一分钟，可以看到笔套分别产生大量氢气，
氧气，拿掉电池，测量该燃料电池的电压约为1.4V，若接通电子贺卡
可以清楚的听到音乐声。
教学过程设计
▪ 1，回顾原电池的相关知识，主要是原电池
的构成条件，正负极的特点等。
？问题1：原电池的构成条件之一是有两
个活性不同的电极，那么如果两个电极的 活性一样是否就一定不能构成原电池呢？ （通过问题引起学生思考，讨论）
燃料电池+课件2022-2023学年高二上学期化学苏教版(2019)选择性必修一
交流讨论
结合实验现象，思考下列问题。 (1)连接二极管时，如何判断燃料电池的正、负极？
接通学生电源，两端产生氢气和氧气的体积比为2∶1，由于氢气的体积大， 玻璃导管内的液柱先溢出，作燃料电池的负极。 (2)什么现象可以证明处于不同电极的氢气和氧气发生了反应？ 二极管发光。
批判性思维
我国火力发电供热用煤占全国煤炭生产总量的50%左右，发电效率约40%。同时， 全国大约90%的二氧化硫和80%的二氧化碳的排放量也是由煤燃烧产生的。 目前，我国正在开展整体煤气化熔融碳酸盐燃料电池( IG-MCFC)发电系统的开发 研究，将燃料电池发电技术与整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术相结合，该技 术是21世纪洁净煤发电技术的一个重要方向。
方法导引
燃料电池电极反应式的书写方法
以CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式为例：
第一步 确定生成物 CH4―O―→2 HCO2O2―K―O―→H CO23－＋H2O
燃料
e﹣
O2
第二步 确定电子转移和变价元素原子守恒
－4
＋4
C H4－8e－―→ C O23－＋H2O
负极
正极
第三步 第四步
依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO23－＋H2O 依据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
请查阅有关资料和数据，从能量转化、资源 的合理利用、环境保护等角度说明该技术发 展在解决能源问题中发挥的重要作用。
化学·生活
废电池的危害与回收利用
废弃电池中的汞在微生物的作用下，无机汞可以转化成甲基汞， 甲基汞能严重破坏人的神经系统，重者会发疯致死。著名的日 本水俣病就是甲基汞所致。镉能使人的肝和肾受损，也会引起 骨质松软，重者造成骨骼变形。汽车废电池中含有酸和重金属 铅，泄漏到自然界可引起土壤和水源污染，最终对人造成危害。
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时间：10 min
知识巩固： 完成学案跟踪练习<2&掌握不 同条件下氢氧燃料电池中的电极反应。
1、完成学案第三部分表格 5 min
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
电解质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
酸性
负极 正极
2H2 − 4e− = 4H+ O2 + 4H+ + 4e−= 2H2O
专题 燃料电池
学习目标： 1、掌握燃料电池的工作原理 2、能够正确书写燃料电池的电极反应式
以氢氧燃料电池为例来说明燃料电池 的工作原理。阅读课本P25页， 1、完成学案1、2部分 2、完成 <跟踪练习1>
5 min
氢氧燃料电池的工作原理
A
负极：
e-
2H2-4e- + 4OH−= 4H2O
e-
正极： O2+ 4e- +2H2O = 4OH−
氢气
负
正
极 KOH溶液 极
氧气
多孔石墨电极材料
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
装置优点
装置美观，成本低; 高效； 安全（无腐蚀）； 操作简单，现象明显; 无污染，可重复使用。
实验注意事项：
1、接线正确：红接红，黑接黑。 2、节约使用试剂。 3、及时记录实验现象。 4、注意组内分工合作。
中性
负极 正极
2H2 − 4e−= 4H+ O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
碱性
负极 正极
2H2 + 4OH− − 4e−=4H2O O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
介质
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
固体氧化物 （如固体氧化 锆-氧化钇）
负极 正极
2H2 +2O2－− 4e− = 2H2O O2 + 4e−= 2O2－
熔融碳酸盐 负极 （如Li2 CO3和 Na2 CO3熔融盐
混合物） 正极
2H2+ 2CO32− −4e− =2CO2+2H2O O2 +2CO2 + 4e− = 2CO32−
知识拓展
常见的燃料电池（电解质均为KOH溶液）
名称
电极反应及总反应
正极：
甲烷燃料 电池
负极：
总反应：
正极： 甲醇燃料 负极：
电池 总反应：
正极： 肼燃料电 负极：
池 总反应：
使用氢氧燃料电池动力的法国产标致汽车
课后作业
查阅资料，整理生活中常见的环保 节能产品。
知识巩固： 完成学案跟踪练习<2&掌握不 同条件下氢氧燃料电池中的电极反应。
1、完成学案第三部分表格 5 min
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
电解质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
酸性
负极 正极
2H2 − 4e− = 4H+ O2 + 4H+ + 4e−= 2H2O
专题 燃料电池
学习目标： 1、掌握燃料电池的工作原理 2、能够正确书写燃料电池的电极反应式
以氢氧燃料电池为例来说明燃料电池 的工作原理。阅读课本P25页， 1、完成学案1、2部分 2、完成 <跟踪练习1>
5 min
氢氧燃料电池的工作原理
A
负极：
e-
2H2-4e- + 4OH−= 4H2O
e-
正极： O2+ 4e- +2H2O = 4OH−
氢气
负
正
极 KOH溶液 极
氧气
多孔石墨电极材料
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
装置优点
装置美观，成本低; 高效； 安全（无腐蚀）； 操作简单，现象明显; 无污染，可重复使用。
实验注意事项：
1、接线正确：红接红，黑接黑。 2、节约使用试剂。 3、及时记录实验现象。 4、注意组内分工合作。
中性
负极 正极
2H2 − 4e−= 4H+ O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
碱性
负极 正极
2H2 + 4OH− − 4e−=4H2O O2 + 2H2O + 4e−= 4OH−
不同条件下氢氧燃料电池的电极反应
介质
电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
固体氧化物 （如固体氧化 锆-氧化钇）
负极 正极
2H2 +2O2－− 4e− = 2H2O O2 + 4e−= 2O2－
熔融碳酸盐 负极 （如Li2 CO3和 Na2 CO3熔融盐
混合物） 正极
2H2+ 2CO32− −4e− =2CO2+2H2O O2 +2CO2 + 4e− = 2CO32−
知识拓展
常见的燃料电池（电解质均为KOH溶液）
名称
电极反应及总反应
正极：
甲烷燃料 电池
负极：
总反应：
正极： 甲醇燃料 负极：
电池 总反应：
正极： 肼燃料电 负极：
池 总反应：
使用氢氧燃料电池动力的法国产标致汽车
课后作业
查阅资料，整理生活中常见的环保 节能产品。