4.1.3.燃料电池课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

燃料电池 1.能理解燃料电池的工作原理。会写电极反应式。 2.能说出废旧电池对环境的危害,树立环保意识。 学习目标 拓展创新 （1）氢氧燃料电池 新型燃料电池 电极: Pt制作的惰性电极 燃料电池的优点 (1)能量转化率高。 燃料电池的能量转换率超过80%,普通燃烧过程能量转换率仅30%多。 (2)污染小。 思考感悟 燃料电池是利用燃料直接燃烧产生的热量发电吗? 为什么? 不是。 燃料电池产生电流的过程并非燃料的直接燃烧,而是燃料和氧化剂(氧气)分别在原电池的两极上发生反应,实现化学能转化成电能。 工作原理 (1)电极:所用电极一般为惰性电极。 负极:H2、烃、甲醇、肼均可作燃料, 失电子发生氧化反应; 正极:空气或O2作氧化剂得到电子; 电子沿导线连续不断地把燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。 (2)电解质:所用电解质为酸、碱、熔融氧化物、熔融盐、 由于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，因此可以实现连续供电。 介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O 酸性 负极 正极 中性 负极 正极 碱性 负极 正极 2H2 - 4e－ = 4H+ O2 + 4H+ + 4e－= 2H2O 2H2 - 4e－ = 4H+ O2 + 2H2O + 4e－ = 4OH－ 2H2 +4OH－- 4e－ = 4H2O O2 + 2H2O + 4e－ = 4OH－ 1、氢氧燃料电池 下图为氢氧燃料电池原理示意图, 按照此图的提示,下列叙述不正确的是(　　) A.a电极是负极 B.b电极的电极反应为:4OH－-4e－ 2H2O+O2↑ C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部 储藏在电池内的新型发电装置 B [特别提醒]　 (1)书写电极反应式时，注意介质是否参加反应。碱性介质的电极反应中不能出现H＋，酸性介质的电极反应中不能出现OH－。 (2)燃料电池的正极(O2作氧化剂) ①酸性条件： O2＋4e－＋4H＋ = 2H2O ②碱性或中性条件： O2＋4e－＋2H2O = 4OH－ ③高温无水固体电解质： O2＋4e－ = 2O2－ 熔融碳酸盐： O2＋4e－＋2CO2 = 2CO32－ O2-在水溶液中不存在, 在酸性环境中结合H+生成H2O, 在中性或碱性环境中结合H2O生成OH－。 2、甲烷-氧气燃料电池 该电池用金属铂片插入酸性溶液中作电极， 两极上分别通甲烷和氧气 负极 CH4 + 2H2O - 8e- ＝ CO2 + 8H+ 正极 O2 + 4H+ + 4e- ＝ 2H2O 总反应式 CH4 + 2O2 ＝ CO2 + 2H2O 2、甲烷-氧气燃料电池 该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极， 两极上分别通甲烷和氧气 总反应式 CH4 + 2O2 + 2KOH ＝ K2CO3 + 3H2O 正极 O2 + 2H2O + 4e- ＝ 4OH- 负极 CH4 + 10OH- - 8e- ＝ CO32- + 7H2O 2、甲烷-氧气燃料电池 该电池用金属铂片插入固体电解质中作电极，两极上分别通甲烷和氧气 负极 CH4 + 4O2- - 8e- ＝ CO2 + 2H2O 正极 O2 + 4e- ＝ 2O2- 总反应式 CH4 + 2O2 ＝ CO2 + 2H2O 2、甲烷-氧气燃料电池 该电池用金属铂片插入熔融碳酸钾中作电极， 两极上分别通甲烷和氧气 负极 CH4 + 4CO32- - 8e-＝5CO2 + 2H2O 正极 O2 + 4e- + 2CO2 ＝ 2CO32- 总反应式 CH4 + 2O2 ＝ CO2 + 2H2O 3、氨气燃料电池 ①酸性条件 ②碱性或中性条件 ③高温无水固体电解质 2NH3 - 6e- ＝ N2 + 6H+ 负极 2NH3 - 6e- + 6OH- ＝ N2 + 6H2O 2NH3 -6e- + 3O2- ＝N2 + 3H2O 4、铝-空气-海水电池 1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极：4A1 - 12e- ＝ 4A13+ 正极：3O2 + 6H2O + 12e- ＝ 12OH- 电池总反应式为：4A1 + 3O2 + 6H2O ＝4A1(OH)3 这种海水电池比“干电池”的能量高20～50倍。 直接供氨式固态氧化物燃料电池的结构如图所示。下列有关该电池的说法正确的