碱性电化学还原二氧化碳
电化学催化还原二氧化碳研究进展
电化学催化还原二氧化碳研究进展一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少大气中二氧化碳（CO₂）的浓度成为了全球科研和工业界的重要任务。
电化学催化还原二氧化碳（CO₂RR）作为一种有效的技术手段，能够将CO₂转化为高附加值的化学品和燃料，如甲醇、乙醇、甲酸、一氧化碳和氢气等，因此在减少CO₂排放的也为可持续能源和化工产业提供了新的可能。
本文综述了近年来电化学催化还原二氧化碳的研究进展，重点介绍了催化剂的开发、电解槽的设计、反应机理的探究以及在实际应用中的挑战与前景。
在催化剂开发方面，本文概述了各种金属、金属氧化物、金属硫化物以及非金属催化剂的催化性能和应用。
在电解槽设计方面，本文讨论了电解槽的构造、电解质的选择以及电解条件的优化等关键因素。
文章还深入探讨了CO₂RR的反应机理，包括电子转移、中间体的形成和稳定性等，为设计更高效的催化剂提供了理论基础。
本文还分析了电化学催化还原二氧化碳在实际应用中所面临的挑战，如催化剂的活性、选择性、稳定性和成本等问题，并提出了相应的解决方案。
文章展望了电化学催化还原二氧化碳技术的未来发展方向，包括新型催化剂的开发、反应过程的优化以及与其他技术的集成等，以期为实现低碳、环保和可持续的社会发展做出贡献。
二、电化学催化还原二氧化碳的基本原理电化学催化还原二氧化碳（CO₂RR）是一种通过电化学过程将二氧化碳转化为有用化学品或燃料的技术。
其基本原理涉及到电解质的导电性、催化剂的活性和选择性，以及反应过程中涉及的电子转移和质子耦合等步骤。
在电化学反应中，二氧化碳分子接受电子和质子，经过一系列中间反应步骤，最终转化为所需的产物，如一氧化碳、甲烷、乙醇等。
催化剂在CO₂RR中起着至关重要的作用。
合适的催化剂能够降低反应的活化能，提高反应速率，并且对产物的选择性具有决定性的影响。
目前，研究者们广泛探索了包括金属、金属氧化物、金属硫化物等在内的多种催化剂。
其中，金属催化剂因其高活性和可调变性而受到广泛关注。
微专题 电化学“多池和多室”串联问题及计算(解析版)
微专题电化学“多池和多室”串联问题及计算1(2023·湖北·统考高考真题)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。
该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为xmol⋅h-1。
下列说法错误的是A.b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为2xmol⋅h-1【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O 通电=2H2↑+O2↑。
A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；B．该装置工作时阳极无Cl 2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH -离子浓度不变，则阴极产生的OH -离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B 正确；C ．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；D ．由电解总反应可知，每生成1molH 2要消耗1molH 2O ，生成H 2的速率为xmol ⋅h -1，则补水的速率也应是xmol ⋅h -1，故D 错误；答案选D 。
2(2022·山东·高考真题)设计如图装置回收金属钴。
保持细菌所在环境pH 稳定，借助其降解乙酸盐生成CO 2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO 2(s )转化为Co 2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。
已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。
下列说法正确的是A.装置工作时，甲室溶液pH 逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCoO 2+2H 2O +e -=Li ++Co 2++4OH -D.若甲室Co 2+减少200mg ，乙室Co 2+增加300mg ，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】A ．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO 2气体，同时生成H +，电极反应式为CH 3COO --8e -+2H 2O =2CO 2↑+7H +，H +通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co 2++2e -=Co ，因此，甲室溶液pH 逐渐减小，A 错误；B ．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为C o 2+，同时得到Li +，其中的O 2-与溶液中的H +结合H 2O ，电极反应式为2LiCoO 2+2e -+8H +=2Li ++2Co 2++4H 2O ，负极发生的反应为CH 3COO --8e -+2H 2O =2CO 2↑+7H +，负极产生的H +通过阳膜进入正极室，但是乙室的H +浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B 正确；C ．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH -，乙室电极反应式为：LiCoO 2+e -+4H +=Li ++Co 2++2H 2O ，C 错误；D ．若甲室Co 2+减少200mg ，则电子转移物质的量为n (e -)=0.2g 59g /mol ×2=0.0068mol ；若乙室Co 2+增加300mg ，则转移电子的物质的量为n (e -)=0.3g 59g /mol×1=0.0051mol ，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D 正确；故合理选项是BD 。
高考电化学方程式汇总
一 次 电 池.1、伏打电池：（负极——Zn 、正极——Cu 、电解液——H 2SO 4）负极： Zn –2e －＝Zn 2＋ (氧化反应) 正极： 2H ＋＋2e －＝H 2↑ (还原反应)离子方程式 Zn ＋ 2H ＋ ＝ H 2↑＋ Zn2＋ 2、铁碳电池：（负极——Fe 、正极——C 、电解液H 2CO 3 弱酸性)负极： Fe –2e －＝Fe 2＋ (氧化反应) 正极：2H ＋＋2e －＝H 2↑ (还原反应)离子方程式 Fe ＋2H ＋＝H 2↑＋Fe 2＋ (析氢腐蚀)3、铁碳电池：（负极——Fe 、正极——C 、电解液 中性或碱性)负极： 2Fe –4e －＝2Fe 2＋ (氧化反应) 正极：O 2＋2H 2O ＋4e －＝4-OH (还原反应)化学方程式 2Fe ＋O 2＋2H 2O ＝2Fe(OH)2 (吸氧腐蚀)4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O ＝4Fe(OH)3 2Fe(OH)3＝Fe 2O 3 ＋3 H 2O (铁锈的生成过程)4、铝镍电池：（负极——Al 、正极——Ni 电解液 NaCl 溶液、O 2)负极： 4Al –12e －＝4Al 3＋ (氧化反应) 正极：3O 2＋6H 2O ＋12e －＝12-OH (还原反应)化学方程式 4Al ＋3O 2＋6H 2O ＝4Al(OH)3 (海洋灯标电池)5、普通锌锰干电池：(负极——Zn 、正极——C 、电解液NH 4Cl 、MnO 2的糊状物)负极：Zn －2e －＝Zn 2＋ (氧化反应) 正极：2MnO 2＋2H ＋＋2e －＝Mn 2O 3＋H 2O (还原反应)化学方程式 Zn ＋2NH 4Cl ＋2MnO 2＝ZnCl 2＋Mn 2O 3＋2NH 3↑6、碱性锌锰干电池：（负极——Zn 、正极——C 、 电解液KOH 、MnO 2的糊状物）负极： Zn ＋ 2OH －– 2e －＝ Zn(OH)2 (氧化反应) 正极：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －＝2MnOOH ＋2 OH － （还原反应)化学方程式 Zn ＋2MnO 2 ＋2H 2O ＝ Zn(OH)2 ＋ MnOOH7、银锌电池：(负极——Zn 、正极——Ag 2O 、电解液NaOH )负极 ：Zn ＋2OH ––2e －＝ Zn(OH)2 (氧化反应) 正极 ：Ag 2O ＋ H 2O ＋ 2e －＝ 2Ag ＋ 2 OH － (还原反应)化学方程式 Zn ＋ Ag 2O ＋ H 2O ＝ Zn(OH)2 ＋ 2Ag8、铝–空气–海水（负极——铝、正极——石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液——海水）负极 ：4Al －12e －＝4Al 3＋ (氧化反应) 正极 ：3O 2＋6H 2O ＋12e －＝12OH － （还原反应)总反应式为： 4Al ＋3O 2＋6H 2O ＝4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面）9、镁—铝电池 （负极——Al 、正极——Mg 电解液KOH ）化学方程式： 2Al ＋ 2OH – ＋ 2H 2O ＝ 2AlO 2–＋ 3H 2负极(Al)： 2Al ＋ 8 OH –－ 6e － ＝ 2AlO 2–＋4H 2O (氧化反应)正极(Mg ）： 6H 2O ＋ 6e － ＝ 3H 2↑＋6OH – （还原反应)二 次 电 池（又叫蓄电池或充电电池）1、铅蓄电池：（负极——Pb 正极——PbO 2 电解液— 浓硫酸）放电时 负极： Pb －2e －＋SO 42－＝PbSO 4 (氧化反应) 正极： PbO 2＋2e －＋4H ＋＋SO 42－＝PbSO 4＋2H 2O (还原反应)充电时 阴极： PbSO 4 ＋ 2H ＋ ＋ 2e －＝ Pb ＋H 2SO 4 (还原反应)阳极： PbSO 4 ＋ 2H 2O － 2e －＝ PbO 2 ＋ H 2SO 4 ＋ 2H ＋ (氧化反应)总化学方程式 Pb ＋PbO 2 ＋ 2H 2SO 4放电2PbSO 4＋2H 2O2.镍——镉电池(负极——Cd 、正极——NiOOH 、电解质溶液为KOH 溶液）放电时 负极： Cd －2e —＋ 2 OH – ＝ Cd(OH)2 (氧化反应)正极： 2NiOOH ＋ 2e — ＋ 2H 2O ＝ 2Ni(OH)2＋ 2OH － (还原反应)充电时 阴极： Cd(OH)2 ＋ 2e —＝ Cd ＋ 2 OH － (还原反应)阳极：2 Ni(OH)2 －2e —＋ 2 OH – ＝ 2NiOOH ＋ 2H 2O (氧化反应)总化学方程式 Cd ＋ 2NiOOH ＋ 2H 2O 充电放电Cd(OH)2 ＋ 2Ni(OH)25、氢——镍电池：（负极－LaNi 5储氢合金、正极—NiOOH 、电解质KOH ＋LiOH ）放电时 负极： LaNi 5H 6－6e —＋ 6OH –＝ LaNi 5 ＋ 6H 2O (氧化反应)正极： 6NiOOH ＋6e —＋ 6H 2O ＝6 Ni(OH)2 ＋ 6OH – (还原反应)充电时 阴极： LaNi 5 ＋6e —＋ 6H 2O ＝ LaNi 5H 6＋ 6OH – (还原反应)阳极： 6 Ni(OH)2 －6e —＋ 6OH –＝ 6NiOOH ＋ 6H 2O (氧化反应)总化学方程式 LaNi 5H 6 ＋ 6NiOOH 充电放电LaNi 5 ＋ 6Ni(OH)26、高铁电池：（负极——Zn 、正极——石墨、电解质为浸湿固态碱性物质）放电时 负极：3Zn －6e － ＋ 6 OH –＝ 3 Zn(OH)2 (氧化反应)正极：2FeO 42— ＋6e －＋ 8H 2O ＝2 Fe (OH)3 ＋ 10OH – (还原反应)充电时 阴极：3Zn(OH)2 ＋6e －＝3Zn ＋ 6 OH – (还原反应)阳极：2Fe(OH)3 －6e －＋ 10OH －＝2FeO 42—＋ 8H 2O (氧化反应)总化学方程式 3Zn ＋ 2K 2FeO 4 ＋ 8H 2放电3Zn(OH)2 ＋ 2Fe(OH)3 ＋ 4KOH燃料电池一、氢氧燃料电池总反应为：2H2＋ O2＝ 2H2O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 O21、电解质是KOH溶液（碱性电解质）总反应方程式2H2＋ O2＝ 2H2O负极：H2–2e－＋ 2OH—＝ 2H2O (氧化反应) 正极：O2＋ H2O＋4e－＝ OH—(还原反应)2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）总反应方程式 2H2＋ O2＝ 2H2O负极：H2–2e－＝ 2H＋ (氧化反应) 正极：O2＋ 4H＋＋ 4e－＝ 2H2O (还原反应)3、电解质是NaCl溶液（中性电解质）总反应方程式 2H2＋ O2＝ 2H2O负极：H2– 2e－＝ 2H＋正极：O2＋ H2O ＋ 4e－＝ 4OH—二、甲醇燃料电池1．碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）总反应方程式 2CH3OH ＋3O2 ＋ 4KOH＝ 2K2CO3 ＋6H2O 正极：3O2 ＋ 12e－＋ 6H20＝ 12OH－负极：2CH3OH–12e－＋16OH—＝ 2CO32－＋12H2O2. 酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）总反应式 2CH3OH ＋ 3O2 ＝ 2CO2 ＋ 4H2O正极：3O2 ＋ 12e－＋ 12H＋＝ 6H2O 负极：2CH3OH –12e－＋2H2O＝12H＋＋2CO2三、CO燃料电池（总反应方程式均为：2CO ＋ O2 ＝ 2CO2）1、熔融盐（铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质）正极： O2 ＋ 4e－＋ 2CO2 ＝ 2CO32－负极： 2CO＋2CO32－– 4e－＝4CO22、酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）正极： O2 ＋ 4e－＋ 4H＋＝ 2H2O 负极： 2CO – 4e－＋ 2H2O ＝ 2CO2＋4H＋四、肼燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）总反应方程式 N2H4＋ O2＝N2＋2H2O正极： O2＋ 2H2O ＋ 4e－＝ 4OH—负极：N2H4＋4OH—－4e－＝ N2＋4H2O五、甲烷燃料电池1．碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）总反应方程式 CH4＋2KOH＋ 2O2＝ K2CO3＋ 3H2O 正极： 2O2＋ 2H2O ＋ 8e－＝ 8OH—负极： CH4＋10OH—－8e－＝ CO32－＋7H2O2、酸性电解质（铂为两极、电解液H2SO4溶液）总反应方程式 CH4＋2O2＝ CO2＋ 2H2O正极： 2O2＋ 8e－＋ 8H＋＝ 4H2O 负极： CH4－8e－＋ 2H2O ＝ 8H＋＋ CO2六、丙烷燃料电池（铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入丙烷、电解液有三种）1、电解质是熔融碳酸盐（K2CO3或Na2CO3）总反应方程式 C3H8 ＋ 5O2 ＝ 3CO2 ＋ 4H2O正极： 5O2 ＋ 20e－＋ 10CO2 ＝ 10CO32－ (还原反应)负极： C3H8 － 20e－＋ 10CO32－＝ 3CO2 ＋ 4H2O (氧化反应)2、酸性电解质（电解液H2SO4溶液）总反应方程式 C3H8 ＋ 5O2 ＝ 3CO2 ＋ 4H2O正极： 5O2 ＋ 20e－＋ 26H＋＝ 10H2O (还原反应)负极： C3H8 － 20e－＋ 6H2O ＝ 3CO2＋ 20 H＋(氧化反应)3、碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）总反应方程式 C3H8 ＋ 5O2 ＋6KOH ＝ 3 K2CO3 ＋ 7H2O正极： 5O2＋ 20e－＋ 10H2O ＝ 20OH— (还原反应)负极： C3H8 － 20e－＋ 26 OH—＝ 3CO32－＋ 17H2O (氧化反应)七、乙烷燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）总反应方程式 2C2H6 ＋ 7O2 ＋ 8KOH ＝ 4K2CO3 ＋ 10H2O正极： 7O2＋ 28e－＋ 14H2O ＝ 28OH— (还原反应)负极： 2C2H6 － 28e－＋ 36 OH—＝ 4CO32－＋ 24H2O (氧化反应)电解池反应1、惰性电极条件下电解化学方程式：2NaCl＋2H2O 电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑离子方程式： 2Cl－＋2H2O电解2OH－＋H2↑＋Cl2↑阴极：2H＋＋2e－＝H2↑阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑化学方程式：2CuSO4＋2H2O 电解2Cu↓＋O2↑＋2H2SO4 离子方程式：2Cu2＋＋2H2O电解2Cu↓＋O2↑＋4H＋阴极：2Cu2＋＋ 4e－＝2Cu↓阳极：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O化学方程式：CuCl2电解Cu＋Cl2↑离子方程式：Cu2＋＋2Cl－电解Cu↓＋Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu↓阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑化学方程式：2H2O 电解2H2↑＋O2↑阴极： 4H＋＋4e－＝2H2↑阳极：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O2、电镀：镀件作阴极，被镀金属作阳极，被镀金属的含氧酸盐作电解质溶液镀铜：CuSO4电镀液镀件(－) Cu2＋＋2e－＝Cu↓纯铜(＋) Cu–2e－＝Cu2＋镀锌：ZnSO4电镀液镀件(－) Zn2＋＋2e－＝Zn↓纯锌(＋) Zn–2e－＝Zn2＋镀银：AgNO3电镀液镀件(－) Ag＋＋e－＝Ag↓纯银(＋) Ag–e－＝Ag＋镀镍：NiSO4电镀液镀件(－) Ni2＋＋2e－＝Ni↓纯镍(＋) Ni–2e－＝Ni2＋3、熔融状态下的电解化学方程式：2NaCl(熔融)电解2Na＋Cl2↑离子方程式：2Na＋＋2Cl－(熔融)电解2Na＋Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－＝2Na 阳极：2Cl－－4e－＝Cl2↑化学方程式：2Al2O3(熔融) 电解4Al＋2O2↑离子方程式：4Al3＋＋6O2－熔融电解Na3AlF6 4Al＋3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－＝4Al 阳极：6O2－－12e－＝3O2↑。
电化学还原CO_(2)制备醇类的电极材料研究
关键词：CO2；醇；电化学还原；电极
中图分类号:TM912. 9
文献标识码：A
文章编号:1674-9944（2021） 12-0178-04
1引言
近年来大气中co2含量逐年升高，其原因是世界 经济的快速增长下，推动了能源的巨额消费。CO2是造 成温室效应的主要气体，随着空气中co2含量的增加， 温室效应现象也日益显著。因此，减少CO2排放以及 将co2转化为能源是非常有必要的，也是环境保护的 关键E。CO2是地球上分布最广、储量最丰富的碳资 源,其作为一种光合作用的原料 ，可用于开发新能源、新 材料,为人类提供丰富的生物质。由于CO2分子结构 的特性，使CO2较难参与反应。目前比较依赖于大型 设备和复杂工艺将其转化，并且反应条件严苛，如高压 和高温。研究者们致力于采用化学重整，矿化，酶催化， 光催化，电催化等手段也，来克服CO2还原反应的较大 活化能。其中电化学反应法设备简单，条件温和，无需 还原性物质如H2作为原料，反应pH值接近中性，在 众多方法中备受青睐。除此之外，电化学还原具有以下 优点页：还原产物可以通过调节电解电压、电解温度和 电解液种类和组成来控制；反应条件较常规，且反应工 艺流程简单，容易控制；反应无污染，侧面反应少，具有 较高选择性，耗能比较低，且产品产量和纯度较高；电解 池的结构简单，电解液回收方便；用来电解的电能可以 由太阳能、水电能,风能和地热能等可再生能源提供 ；电 化学反应系统紧凑,模块化，按需调整，易于在工业上建 厂使用等等。
收稿日期=2021-02-25 基金项目：国家自然科学基金项目（编号= 21163025,21763034） 作者简介:代灵英（1993-）,女，硕士研究生，研究方向为应用电化学。 通讯作者:苏永庆（1964-）,男，教授，研究生导师，研究方向为应用电化学.
大学无机化学-第七章-氧化还原反应-电化学基础-课件
种元素的原子总数各自相等且电荷数相等 ④ 确定两半反应方程式得、失电子数目的最小公倍
数。将两个半反应方程式中各项分别乘以相应的 系数，使得、失电子数目相同。然后，将两者合 并，就得到了配平的氧化还原反应的离子方程式。 有时根据需要可将其改为分子方程式。
3Cl2 (g) + 6OH- = 5Cl- + ClO3- + 3H2O 3Cl2 (g) + 6NaOH = 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
例 4 配平方程式
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l) + KOH
K2CrO4 + KBr
Cr(OH)3 (s) + Br2 (l)
电极组成：Pt , Cl2(p) | Cl- (a)
电极反应： Cl2 + 2e
2Cl-
无机化学
§7.2 电化学电池
3. 金属-金属难溶盐-阴离子电极
将金属表面涂有其金属难溶盐的固体，然后浸 入与该盐具有相同阴离子的溶液中构成的电极
电极组成：Ag ,AgCl(s)| Cl- (a) 电极反应：AgCl + e Ag + Cl电极组成：Hg ,Hg2Cl2(s)| Cl- (a) 电极反应：Hg2Cl2+2e 2Hg +2Cl-
无机化学
§7.1 氧化还原反应的基本概念
2-2 半反应法（离子—电子法） 配平原则 （1）反应过程中氧化剂得到的电子数等于还
原剂失去的电子数 （2）反应前后各元素的原子总数相等
2020届高考化学备考专题能力提升练 ---电化学原理与应用(含解析)
2020届高三备考化学专题能力提升练-电化学原理与应用A组一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)1.为了强化安全管理,某油库引进一台测空气中汽油含量的测量仪,其工作原理如图所示(用强酸性溶液作电解质溶液)。
下列说法不正确的是( )A.石墨电极作正极,发生还原反应B.铂电极的电极反应式:C 8H18+16H2O-50e-8CO2↑+50H+C.H+由质子交换膜左侧向右侧迁移D.每消耗5.6 L O2,电路中通过1 mol电子【解析】选D。
由图象知,石墨电极通入O 2,发生还原反应O2+4e-+4H+2H2O,A项正确。
铂电极上发生氧化反应,电极反应式为C 8H18+16H2O-50e-8CO2↑+50H+,B项正确。
在原电池中,阳离子向正极迁移,阴离子向负极迁移,C项正确。
由于没有指明反应温度和压强,不能通过体积计算O2的物质的量,也就无法确定转移电子的物质的量,D项不正确。
【加固训练】美国G-TEC燃料电池以利用民用燃气为原料气,其结构如图,有关该电池的说法不正确的是( )A.电池工作时,电流由负荷的a流向bB.电池工作一段时间后,电解质物质的量理论上保持不变C.通入空气的一极其电极反应式是O 2+2H2O+4e-4OH-D.外电路中每通过0.2 mol电子,所消耗的燃料体积不小于2.24 L(标准状况下) 【解析】选C。
外电路中电流由电池的正极流向负极,A项正确;电解质仅为传导作用,没有变化,B项正确;通入空气的一极是O2得到电子生成O2-,电极反应式为O 2+4e-2O2-,C项错误;因2H2+O22H2O,2CO+O22CO2,故外电路中每通过0.2 mol电子时,需消耗的氢气或一氧化碳均为2.24 L,D项正确。
2.利用反应6NO 2+8NH37N2+12H2O设计的电池装置如图所示,该装置既能有效消除氮氧化物的排放,减轻环境污染,又能充分利用化学能。
下列说法不正确的是( )A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B.电极A上发生氧化反应,电极B为正极C.电极A的电极反应式为2NH 3-6e-N2+6H+D.当有2.24 L(标准状况)NO2被处理时,转移电子0.4 mol【解析】选C。
水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究
水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少温室气体排放、实现碳中和已成为全球共同的目标。
二氧化碳（CO₂）作为主要的温室气体之一，其减排和转化利用受到了广泛关注。
电化学还原二氧化碳（CO₂RR）是一种将CO₂转化为有价值化学品或燃料的有效方法，具有反应条件温和、产物多样性高等优点。
其中，甲酸（HCOOH）作为一种重要的化工原料和氢能源载体，其电化学还原制备过程具有重要的研究意义和应用价值。
本文旨在研究水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的过程，通过深入探讨反应机理、催化剂设计、电解池构建以及反应条件优化等方面，以期提高甲酸产率、降低能耗，并为实现二氧化碳的高效转化和利用提供新的途径。
文章将首先介绍电化学还原二氧化碳制甲酸的研究背景和意义，然后详细阐述实验材料与方法、实验结果与讨论，最后总结全文并展望未来的研究方向。
通过本文的研究，旨在为电化学还原二氧化碳制甲酸领域的发展提供有益的参考和借鉴。
二、电化学还原二氧化碳的基本原理电化学还原二氧化碳（CO₂）制甲酸（HCOOH）是一种新兴的、环境友好的转化技术，旨在将大气中的温室气体转化为有价值的化学品。
该过程的基本原理涉及电解池中的阴极、阳极以及电解质溶液中的离子传递和电子转移。
在电解过程中，电解质溶液中的CO₂分子通过阴极附近的离子化过程，获得电子并被还原为甲酸根离子（HCOO⁻）。
同时，阳极处的水分子失去电子并被氧化为氧气和氢离子（H⁺）。
这些氢离子通过电解质溶液迁移到阴极，与甲酸根离子结合，生成甲酸（HCOOH）。
电化学还原CO₂的反应路径和产物分布取决于电解质的性质、电极材料、电流密度、温度以及压力等多个因素。
通常，甲酸的形成涉及多步电子转移过程，其中CO₂首先被还原为一氧化碳（CO），随后再被进一步还原为甲酸。
因此，优化电解条件和电极材料是提高甲酸产率和选择性的关键。
电解质溶液的选择也至关重要。
合适的电解质应能够有效传递离子，同时促进CO₂的溶解和还原。
熔融k2co3燃料电池电极反应式
熔融k2co3燃料电池电极反应式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：熔融K2CO3燃料电池是一种新型的电化学能源转换装置，采用熔融碱性碳酸钾(K2CO3)作为电解质，具有高温操作、高效能、低成本的优点。
燃料电池的核心部件是电极，电极在燃料电池中起着关键作用，负责催化氧化还原反应，将化学能转化为电能。
本文主要介绍熔融K2CO3燃料电池中电极的反应机理及其优化设计。
我们先来了解一下熔融K2CO3燃料电池中的反应式。
熔融K2CO3燃料电池是一种碱性燃料电池，其阳极反应式为：2H2 + 4OH- -> 4H2O + 4e-阴极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-整合反应式为：2H2 + O2 -> 2H2O通过这些反应式可以看出，熔融K2CO3燃料电池是通过氢气与氧气在阳极和阴极之间发生氧化还原反应，生成水来释放能量的。
为了提高燃料电池的性能和效率，电极设计是非常关键的。
电极通常由催化剂、导电剂和电极支撑物组成。
催化剂是电极中最重要的组成部分，它具有高活性和选择性，可以促进电化学反应的进行。
在熔融K2CO3燃料电池中，常用的催化剂包括钴、镍、铜等金属和其氧化物，这些催化剂可以有效地促进氢气和氧气的氧化还原反应。
导电剂也是电极中不可或缺的部分，它可以提高电极的导电性能，加快电子传输速率。
常用的导电剂有石墨、碳纳米管等。
电极支撑物则是电极的结构支撑体，可以增强电极的机械稳定性和导电性。
针对熔融K2CO3燃料电池电极性能的优化设计，可以从以下几方面着手。
首先是优化催化剂的选择和制备方法，可以通过改变催化剂的晶体结构、表面活性位点等方法来提高其催化性能。
其次是优化导电剂和电极支撑物的组合方式，可以选择合适的导电剂和电极支撑物，使其与催化剂形成良好的结合，提高电极整体的导电和机械性能。
还可以通过优化电极的结构设计和制备工艺，提高电极的稳定性和耐久性。
熔融K2CO3燃料电池的电极反应式是通过氢气和氧气的氧化还原反应来释放能量的，电极是燃料电池中的核心部件，其设计和优化对燃料电池的性能起着至关重要的作用。