有关燃料电池的化学试题_燃料电池
时间：2019-02-05 03:24:35 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号：1005－6629(2007)07－0064－04 中图分类号：G632.479 文献标识码：B 随着课程改革的逐步推进，化学新课程教材中的选修模块《化学反应原理》成了高考必考模块。由于国际市场原油价格居高不下，新型能源的研究迫在眉睫地摆在我们的面前。燃料电池因其能量利用率高而颇受人们关注，使它成为近一段时期高考热点问题。那么什么是燃料电池，怎样解决燃料电池问题呢？“燃烧总反应法”是一种非常好的解决燃料电池的方法。
1认识燃料电池
燃料电池是将燃料(如H2、CH4、乙醇等)氧化时，化学能直接转变为电能的装置。它由燃料、氧化剂、电极、电解质组成。在结构上和传统的电池一样具有正负电极，正负电极被电解质分隔。所有燃料电池的基本形式为：将燃料和氧气(或空气)分别充入负极和正极，两者在电极的催化作用下进行化学反应，从而产生电流。在不断补充燃料和氧气(或空气)的条件下，燃料电池可连续发电。因此，它不同于需要间断充电的蓄电池，也不同于一次性电池。这种电池能量利用率可高达80%，(一般柴油发电机只有40%左右)，反应产物的污染也少。燃料电池根据采用的电解质不同分为：(1)碱性燃料电池(AFC, Alkaline Fuel Cell)；(2)熔融盐燃料电池(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)；(3)固体氧化物燃料电池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)；(4)磷酸燃料电池(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)；(5)质子交换膜燃料电池(PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)。
2燃料电池的原理
燃料电池的原理并不复杂。以氢－氧燃料电池为例，当氢气被送到负极通道，由于负极催化剂的作用，氢分子(H2)发生氧化反应，失去电子，生成带正电荷的氢离子，电子(e-)则通过外电路流向正极，产生电流。正极区的氧气和水，得到电子，发生还原反应而生成OH-，如右图所示：
3 燃料电池的出题类型和解题方法
燃料电池虽然是不经过燃烧而转化电能的一种装置，但其在放电时发生的总反应和燃料燃烧时的总反应一样。一般是O2作氧化剂，可燃物为还原剂。我们可以利用这一点进行解题。根据原电池的基本原理，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，所以可燃物为负极反应物，O2为正极反应物。我们要特别注意在书写电极反应时电解质会参与电极反应，如电解质溶液为KOH或NaOH，正极反应方程式为，O2＋2H2O＋4e- 4OH-；若电解质溶液为磷酸，正极反应式为O2+4H++4e-2H2O；若电解质溶液为固体氧化物，正极反应式就为O2+4e-
2O2-。然后利用燃烧反应的方程式分析解决。
现举例说明：
(一)碱性燃料电池(电解质溶液为KOH)
碱性燃料电池是中学最常见的燃料电池，发电效率高，但是对CO2敏感，生成的碳酸盐影响其导电效果。
[例1]氢氧燃料电池
美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如下图所示：a、b两极均由多孔性炭制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。
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