高中常考的燃料电池正负极反应方程式

【专家解说】：.碱性溶液燃料电池(如电解质溶液为KOH溶液或NaOH 溶液，电极为惰性电极)。固定正极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH- 反应过程:O2+4e-=2O2-，2O2-+2H2O=4OH- O2-在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-。例: CH3OH|KOH(aq)|O2 总反应式:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO3 2-+6H2O。( 反应过程:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，2CO2+4OH-= 2CO3 2-+2H2O)正极反应式:3O2+6H2O+12e-=12OH- (O2+2H2O+4e-=4OH-)负极反应式:2CH3OH+16OH--12e-=2CO3 2-+12H2O(CH3OH+8OH--6e-=CO3 2-+6H2O)电解液pH变化:pH变小。(从总反应看，既反应了碱又生成水，使电解液碱性减弱) 2.酸性溶液燃料电池(如电解质溶液为H2SO4 溶液或H3PO4 溶液，电极为惰性电极)。固定正极反应式:O2+4H++4e-=2H2O 反应过程:O2+4e-=2O2-，2O2-+4H+=2H2O O2-在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O。例: CH3CH2OH|H2SO4(30%)|O2 总反应式:CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O。反应过程:CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O，生成物不与电解液反应此反应，即为总反应式。正极反应式:3O2+12++12e-=6H2O (O2+4H++4e-=2H2O)负极反应式:CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+ 电解液pH变化:pH变大。(从总反应看，反应生成水，稀释电解液，使电解液酸性减弱) 3.熔融盐燃料电池(熔融K2CO3 或Li2CO3 或Li2CO3-Na2CO3)。固定正极反应式:O2+4e-+2CO2=2CO3 2- 例:熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3 和Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2 的混合气为阴极助燃气， 制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式:总反应式:2CO+O2=2CO2。正极反应式:O2+4e-+2CO2=2CO3 2- 负极反应式:2CO+2CO3 2--4e-=4CO2 (CO+CO3 2--2e+=2CO2) 4.固体氧化物燃料电池(电池的电解质传递O2-)。固定正极反应式:O2+4e-=2O2- 例:一个电极通入空气，另一个电极通入CH4，电池的电解质是掺杂了Y2O3 的ZrO2 晶体，它在高温下能传递O2-。总反应式:CH4+2O2=CO2+2H2O。正极反应式:2O2+8e-=4O2- (O2+4e-=2O2-)负极反应式:CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O