燃料电池是一种不经燃烧,将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置,它和其他电池中的氧化还原反应一样,都是自发的化学反应,不会发出火焰,其化学能可以直接转化为电能的一种电池.所有的燃料电池的工作原理都是一样的,其电极反应的书写同样是有规律可循的.一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件.,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应.现以氢氧燃料电池为例进行说明:
氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)做电极材料,负极通入H2,正极通入 O2电解质荣通常选用KOH.在负极上氢气失去电子变成 H+进入溶液,H+又与溶液中的OH-继续反应生成H2O,因此在负极发生的反应为H2 – 2e- = 2H+ ,H+ + 2OH- = H2O,所以:
负极的电极反应式为:H2 – 2e- + 2OH- = 2H2O;
正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- = 2O2- ,O2-在碱性条件下不能单独存在,只能结合H2O生成OH-即:O2- + H2O = 2OH- ,因此,
正极反应式为:O2 + H2O + 4e- = 4OH- .
总反应为:2H2 + O2 = 2H2O.
若在酸性条件下,
负极反应式为:H2 +2e- = 2H+
正极反应式为:O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O(O2 + 4e- = 2O2- ,2O2- + 4H+ = 2H2O)
总反应为:2H2 + O2 = 2H2O.
本题应为:
负极的电极反应式为:H2 – 2e- + 2OH- = 2H2O;
正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- = 2O2- ,O2-在碱性条件下不能单独存在,只能结合H2O生成OH-即:O2- + H2O = 2OH- ,因此,
正极反应式为:O2 + H2O + 4e- = 4OH- .
总反应为:2H2 + O2 = 2H2O.
加油