1.2.3 燃料电池-【备好课】2023-2024学年高二化学同步课件（苏教版2019选择性必修1）

1.2.2 化学电池 PART.02 目标 1.掌握燃料电池的工作原理 2.学会分析常见燃料电池的电极方程式 ①燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应; ②工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断进行反应,生成物不断被排出; ③通入燃料的一级为负极,通入助燃剂(O2等)的一级为正极。 知识点三 · 燃料电池 1.燃料电池与前两种电池的区别: ①能连续不断地提供电能; ②能量转换率高,有利于节约能源; ③排放的污染物少甚至零排放,绿色环保。 知识点三 · 燃料电池 2.燃料电池的优点: 燃料电池的种类 2H2 + O2 == 2H2O 4e- 反应原理: 1.氢氧燃料电池 电极: Pt或石墨制作的惰性电极 电解质溶液: 硫酸溶液 负极: 2H2 - 4e- = 4H+ 正极: O2+ 4H++ 4e- = 2H2O 总反应:2H2 + O2 = 2H2O 思考2:电池工作一段时间后,上述溶液的pH如何变化? 酸性减弱,pH变大。 不同电解质溶液下的燃料电池 思考探究 如果将电解质溶液由硫酸溶液换成氢氧化钾溶液呢? 负极:2H2+4OH-4e-===4H2O 正极:O2+2H2O+4e-===4OH- 电池工作一段时间后,上述溶液的pH如何变化? 正极pH增大,负极pH减小,整个溶液的pH减小。 2.甲醇燃料电池 碱性条件 酸性条件 总反应:2CH3OH +3O2=2CO2+4H2O 总反应:2CH3OH + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O 正极:O2 + 4e-+ 2H2O = 4OH- 负极:CH3OH - 6e- + 8OH- =CO32- + 6H2O 正极:O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O 负极:CH3OH - 6e- + H2O = 6H+ + CO2 3.熔融盐电池 熔融碳酸盐燃料电池,是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。氢气和氧气以及熔融态碳酸盐形成的燃料电池。 H2-2e- =H2O +CO2 +CO32- O2+4e- = +2CO2 2CO32- 负极: 正极: 1.正极反应式的书写: 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。 要点二 · 燃料电池电极反应式的书写 酸性溶液: 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: O2-与H2O结合,生成OH-, 其电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH- 生成的O2-与H+结合生成水, 其电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O 碱性及中性溶液: 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- 允许O2-通过的高温固体: O2+4e-=2O2- 9 2.负极反应式的书写: 要点二 · 燃料电池电极反应式的书写 在酸性溶液及熔融碳酸盐中,生成CO2 燃料电池的负极通入的一定是燃料。 在碱性溶液中,生成CO32- 若负极通入的是含碳元素的化合物,如CO、CH4、CH3OH等, 碳元素均转化为+4价。 若负极通入的是含氢元素的化合物,则最终产物都有H2O生成。 负极反应式=总反应-正极反应式 10 课堂小结 11 习题探究 1.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na-CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液,钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料,电池的总反应为: 下列说法错误的是( ) 题型1 一次电池 A.放电时,ClO4-向负极移动 B.充电时释放CO2,放电时吸收CO2 C.放电时,正极反应为:3CO2+4e-=2CO32-+C D.充电时,正极反应为:Na++e-=Na D 题型2 二次电池 BC 题型3 燃料电池 3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( ) D 题型4 陌生电池的工作原理分析 4.最近,科学家研发了“全氢电池”,其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 C 居敬持志,循序致精 Your time is limited, so don't waste it living someone else's life. Don't be trapped by dogma - which is living with the results of other people's thinking. Don't let the noise of other's opinions drown out your own inner voice. And most important, have the courage to follow your heart and int