1.2　第3课时　常见化学电源(二)——形形色色的燃料电池课件2022-2023学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

第3课时　常见化学电源(二)—— 形形色色的燃料电池 第1章　第2节　 1.理解常见的氢氧燃料电池的工作原理，并能设计简易氢氧燃料电池(重点)。 2.会书写不同介质条件下，其他燃料电池的电极反应(重、难点)。 学习目标 情境导入 燃料电池城市客车 燃料电池和“超级电容”混合动力客车 燃料电池的供电量易于调节，能适应电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用前景。 制作简易氢氧燃料电 池，并分析其工作原理 一 1.燃料电池的概念 一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化 为电能的化学电源。 2.燃料电池的特点 燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极 上进行反应，生成物不断地被排出。 (2) 能量转换率高(>80%)，排放的废弃物少。 可共选择的燃料很多，如氢气、烃类、肼、甲醇、氨、煤气等液态或气态燃料。 3.制作简易氢氧燃料电池 设计如表中的装置图，试管A、B中的电极为多孔的石墨惰性电极 实验操作：闭合K1，断开K2，通入电流，电解水，制作H2和O2。 电解一段时间后，A、B中均有气体包围电极，切断K1，闭合K2 结论：H2和O2发生原电池反应产生电流 增强导电性 O2 H2 体积大 指针偏转,两试管中气体体积逐渐减小 分析该氢氧燃料电池的工作原理： 电池反应：2H2＋O2===2H2O； 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O； 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－； 离子导体：KOH溶液。 氢氧燃料电池的工作原理 思考 1.氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应 分析下面3种氢氧燃料电池的工作原理示意图，完成表格内容。 思考 装置 电池反应：2H2＋O2===2H2O 传导离子 A 负极 _________________________ ____ 正极 _________________ B 负极 __________________ ____ 正极 ________________________ C 负极 ______________________________ _____ 正极 ________________________ 2H2－4e－＋2O2－===2H2O O2＋4e－===2O2－ 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O H＋ O2－ 思考 2.燃料电池是目前电池研究的热点之一。某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。 (1)负极是____(填“a”或“b”)。 a (2)b极的电极反应式是________________________。 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2得电子结合水生成氢氧根离子 (3)标准状况下，消耗11.2 L H2时，转移的电子数为________________。 6.02×1023(或NA) 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 二 1.甲烷燃料电池成本远低于以氢气为燃料的传统燃料电池。 (1)在酸性介质中 负极反应式：______________________； 正极反应式：______________________； 总反应式：________________________。 答案　CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O (2)在碱性(KOH溶液)介质中 负极反应式： ； 正极反应式： ； 总反应式： 。 在酸性介质和碱性介质中甲烷燃料电池的总反应不同 酸性条件下，＋4价碳元素全部转化为CO2； 碱性条件下，＋4价碳元素全部转化为 。 2.一种固体电解质燃料电池的构造示意图如图所示。该电池以稀土金属材料作电极，两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－。  负极反应式：__________________； 正极反应式：__________________； 总反应式：____________________。 答案　CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋2O2===CO2＋2H2O 3.一种熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示。  (1)电池工作时，外电路上电流的方向应从电极____(填“A”或“B”，下同)流向用电器。 (3)电极A上CO