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燃料电池,在酸性和碱性条件下,正负极的反应通式是什么?
氢氧燃料电池:
1、若电解质溶液呈碱性如KOH溶液,
其正极反应(Pt):O2++4e-2H2O=4OH-,反应O2中氧元素的化合价为0价,反应后变为-2价,所以每摩尔O2得到4摩尔电子,
总反应:2H2+O2=2H2O;
2、若电解质溶液呈酸性如稀硫酸,
其正极反应(Pt):O2++4H++4e-=2H2O,反应O2中氧元素的化合价为0价,反应后变为-2价,所以每摩尔O2得到4摩尔电子,
总反应:2H2+O2=2H2O;
甲烷燃料电池:
甲烷燃料电池,电解质溶液一般呈碱性,
其正极反应:(Pt):2O2++8e-4H2O=8OH-,反应O2中氧元素的化合价为0价,反应后变为-2价,所以每2摩尔O2得到8摩尔电子,
总反应:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
注:1、多数的气体燃料电池,一般电解质溶液呈碱性;
2、甲烷燃料电池的总反应你可以把它看成分干步完成.
第一步是甲烷燃烧的化学方程式:CH4 + 2O2 =点燃= CO2 + 2H2O
第二步甲烷燃烧生成的二氧化碳在碱性条件下,会与碱反应生成碳酸盐和水,化学方程式为:
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O
把两步反应合并就是总反应;
3、气体燃料电池在碱性条件下或中性条件下,正极的反应就是金属腐蚀吸氧腐蚀.
酸性和碱性燃料电池的正极反应方程式是什么?
一、因为燃料电池正极反应物一律是氧气,正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应,所以可先写出正极反应式,正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子,故正极反应式的基础都是O2+4e-=2O2-。正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。 ⑴电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)
在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O。这样,在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。
⑵电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)
在中性或碱性环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子只能结合H2O生成OH-离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-。
⑶电解质为熔融的碳酸盐(如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物)
在熔融的碳酸盐环境中,O2-离子也不能单独存在, O2-离子可结合CO2生成CO32-离子,则其正极反应式为O2+2CO2 +4e-=2CO32-。
⑷电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)
该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过,故其正极反应式应为O2+4e-=2O2-。 二、两个电极上的反应是两个半反应,如果单看一个电极的话,反应的电子是不守恒的。为了更好地表现出每个电极的反应状况,分开写更合适。