高二化学燃料电池专题 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
燃料电池专题我在这里给同学们梳理一下燃料电池的原理，主要是解决正负极电极方程式书写的问题。
一、预备知识（如果你必修阶段掌握良好可跳过这一部分）
燃料电池说到底还是原电池，我们在这里先复习下必修2中Cu-Zn原电池的原理。1. 看构造
如上图，原电池主要由Cu片、Zn片、稀H2SO4、导线等构成。
2. 谈现象
Zn片是银白色的，在放电过程中溶解。
Cu片是紫红色的，在放电过程中表面有气泡冒出。
3. 说原理
Zn比Cu金属性强（更活泼），即更容易失去电子，导线连接之后，Zn的电子优先选择沿着导线跑到铜片表面去排队1而不是直接跳到溶液里。
Zn由于失去电子被氧化形成Zn2+，就脱离了Zn片表面溶解在了溶液里，Zn片就不断变薄变细。我们把Zn这一极称为负极，电极方程式是Zn-2e-=Zn2+。
与此同时，另一极Cu的表面由于有电子在那儿排队，而显负电，就会吸引溶液中的阳离子H+向该极移动，这些阳离子获得那些排队的电子生成H2，于是就有气泡冒出。我们把Cu这一极称为正极，电极方程式是2H++2e-=H2↑
4. 小结
Cu-Zn原电池（稀H2SO4作为电解质）
Zn是负极，失去电子，被氧化，电极方程式Zn-2e-=Zn2+。
Cu是正极，H+在其表面得电子，被还原，电极方程式2H++2e-=H2↑。
总反应式是Zn+2H+=Zn2++H2↑
要小心，不要想当然地认为Zn失去电子则Cu得电子，Cu虽然金属性不强但毕竟仍然是金属，且是电的良导体（家里的电线、电话线、网线），说明了它表面的电子还是很容易移动的，因此它不会自己得电子形成带负电的离子。
1：注意，我这里说电子排队只是形象地打个比方便于理解，给中学生讲课是可以这么讲的，实际上只有当回路接通的时候才会有电子跑到铜片上去。而之所以有这样的一个接通回路就会定向移动应该是电势差U造成的。
二、氢氧燃料电池——最简单的燃料电池
下面是该电池的原理图：
1. 看构造
这个电池由两个惰性电极Pt（金属铂）、导线等构成。左右两半溶液槽用隔膜隔开（允许部分离子通过，如阴离子半透膜只允许阴离子通过，不会完全隔断，否则就行不成闭合回路了）。
2. 谈原理
左右分别有一条导气管，将H2和O2输送到Pt电极附近。由于Pt的特性——如表面多孔，可以吸附气体，所以这些输送进去的气体不会立刻浮出水面，而是附着在Pt电极表面。
我们知道H2跟O2相比，前者是还原性气体，后者是氧化性气体。也就是说前者容易失去电子，后者容易得到电子。于是，跟我们之前Cu-Zn原电池类似就有：
H2作负极反应物，失去电子，被氧化，生成H+。但是电极方程式却不一定是H2-2e-=2H+。为什么呢因为电解液的酸碱性不知道。如果电解液为酸性或者中性，这些H+
是可以在其中大量存在的，则电极方程式就是前面这个。但如果电解液是碱性的，如KOH溶液，这些生成的H+就会马上被中和掉生成H2O。因此，此时的电极反应就是两步，即H2-2e-=2H+和2H++2OH-=2H2O，两步合起来就是H2-2e-+2OH-=2H2O。
与此同时，O2作为正极反应物，得到电子，被还原，生成O2-。但电极方程式不是
O2+4e-=2O2-。为什么呢因为O2-是一种很不稳定的离子。而此时电解液如果是酸性的O2-就会立刻结合H+生成H2O。即此时的电极反应又是两步：O2+4e-=2O2-和2O2-
+4H+=2H2O，两步合起来就是O2+4e-+4H+=2H2O。而如果此时电解液是中性或者碱性，H+极少，O2-就会跟H2O反应生成OH-，即2O2-+2H2O=4OH-，则这种情况下的电极方程式就是O2+4e-=2O2-和2O2-+2H2O=4OH-，两步合起来就是O2+4e-+2H2O=4OH-。
3. 小结
4. 简便教法
强烈建议我们的老师要钻研之前的那个原理，在教学中要结合原理教学，这个简便教法是助学、助记法，是不能发展思维的，如果一来就按照这样去教，是不符合我们新课程理念的，是做题术的教学。而实际上如果按照前面的原理进行教学，学生达到一定熟练程度后是可以自动想到这些技巧的，这符合认知规律，是把人教聪明的教学。请各位老师切记切记。
既然叫燃料电池，顾名思义，就跟它的燃烧有些关系。虽然在反应中并没有真的燃起来（溶液中怎么可能有火呢），但看总反应式正好就是它燃烧的那个反应式（但不写点燃）。
由此，我们在写电极反应式时可以时时想到这个熟悉的2H2+O2=2H2O，最后写完了电极方程式也请你加起来看看是不是这个总的。
负极方面：H2-2e-=2H+，酸性电解液时，H+不被中和，所以就这样了。碱性电解液时，H+被中和，于是还有第二步2H++2OH-=2H2O，因此电极方程式就是这两步之和H2-2e-+2OH-=2H2O。
正极方面：O2+4e-=2O2-，酸性电解液时，O2-结合H+生成水2O2-+4H+=2H2O（也可以理解为先生成OH-但不会仅仅停留在生成OH-的时候而是进一步生成水）。碱性电解液时，2O2-+2H2O=4OH-。要小心此时O2-不是跟OH-反应的（尽管此时是碱性，OH-浓度大），你可以理解为同性电荷相斥，O2-与OH-都带负电，所以不能跑到一块儿去。
二、甲烷燃料电池——中档难度的燃料电池
构造图与氢氧燃料电池类似。
负极反应物是CH4，正极反应物是O2。
负极方面：CH4失去全部成键电子，CH4-8e-=C4++4H+。与O2-类似，C4+很不稳定，这时候又要看电解液的酸碱性了。如果是酸性或中性，C4++2H2O=CO2+4H+，而CH4中那几个+1价的H原子也能“安然无恙”地以H+形式存在了。此时的电极反应有两步，CH4-8e-=C4++4H+和C4++2H2O=CO2↑+4H+，两步合起来就是CH4-8e-
+2H2O=CO2+8H+。而如果此时电解液是碱性（如KOH溶液），则第一步失去电子CH4-8e-=C4++4H+后，C4+及H+结合的都是OH-，即C4++4OH-=CO2+2H2O，且
4H++4OH-=4H2O。而生成的CO2是个酸性气体又跟OH-反应，即CO2+2OH-
=H2O+CO32-。故此时的电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
正极方面跟之前的讨论类似，电解液为酸性时O2+4e-+4H+=2H2O，电解液为碱性时O2+4e-+2H2O=4OH-。
3. 小结
4. 简便教法
与氢氧电池一样，我们也从甲烷燃烧入手来考虑。CH4+2O2=CO2+2H2O，这是一个应该在学生头脑中有强烈印象的东西。
负极方面：CH4被氧化，C就“烧成”了CO2，H就“烧成”了H2O。酸性电解液时，CO2是不跟H+反应的，所以就不再变了。碱性电解液时，因为CO2是个酸性气体，还会跟OH-反应生成CO32-和H2O。下一个问题是CH4烧成CO2、H2O的氧从何来，这是电极方程式，负极是没有氧气直接供应的，那只能从含氧化合物来。酸性电解液时，就来自于H2O，因此，电极方程式是CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+；碱性电解液时，来自于OH-（甲烷失去电子之后形成的是带正电的东西，优先吸引的是负电的阴离子而不是电中性的水分子），于是电极方程式就是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，要注意此时还有CO2与OH-的反应。
正极方面跟之前讨论完全相同。
也正因为在碱性电解液中CO2无法稳定存在，所以总反应式也就是两步加在一起，第一步“燃烧”CH4+2O2=CO2+2H2O，第二步中和CO2+2OH-=H2O+CO32-，加在一起就是CH4+2OH-+2O2=3H2O+CO32-。
三、甲醇燃料电池——高档难度的燃料电池
构造图与前面的类似。
负极反应物是CH3OH，正极反应物是O2。
1. 简便教法
对这个电池的探讨我们就借用之前甲烷电池的简单教法的探讨方式。因为这个化合物的结构更加复杂，形成的不稳定离子更多，如果要一步步说原理太复杂了。另外，有了之前几个电池的分析经验，相信同学们自己也有了一些经验，就把原理探究留给专家们吧，我们来看看怎么浅显地理解它两极发生的反应。
负极方面：CH3OH“燃烧”还是生成H2O和CO2，而如果是酸性电解液，CO2能够稳定存在。另一方面CH3OH失去电子形成的都是带正电的离子，因此不会吸引H+，那么反应物就是H2O。此电极方程式是CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+。如果是碱性电解液，左边这个方程式中的CO2和H+都能与OH-反应，即CO2+2OH-=CO32-+H2O，H++OH-=H2O，我们把这几个方程式加在一起CH3OH-6e-+8OH-= CO32-+6H2O
正极方面跟之前的探讨完全一样，因为还是O2作为反应物，这里从略。
2. 小结
四、规律总结
燃料电池，顾名思义近似可以理解为“燃烧的电池”，所以负极材料（H2、CH4、
CH3OH）的燃烧方程式是我们第一个要抓住的，这就让我们知道了后两种的电极方程式里面是有CO2或者CO32-的。然后要考虑电解液酸碱性的问题，比如酸性条件下H2
失去电子之后的H+就可以稳定存在，而反之，在碱性条件下又会生成水了。而后两者生成的CO2是可以在酸性条件下存在的，碱性的又生成CO32-了。
五、给老师的建议
如果学生在学习选修4之前没有选修5的基础，就不要给他们讲这么多的燃料电池，尤其是醇类的或者葡萄糖这样的多羟基醛的，因为这涉及到失去多少电子的问题，需要学生对有机物结构很熟悉，而必修阶段的有机物讲解很基础学生只是初步学会了结构式和电子式等知识，现在要他们灵活运用是有难度的。在高二习题和考试中要尽量避免这样的题目，仅考查氢氧燃料电池或者最多甲烷电池在碱性情况下的负极反应式。
由于我们现在的习题“高考化”倾向严重，总是在不恰当的时候考出不恰当的题，比如必修阶段考选修知识，选修阶段考大一轮的东西，这就需要我们的教师在自行命题时严格把关，将不合适的题滤去。不要以怎么考倒学生为荣，而是要以如何促进学生学习为目的进行教学。
最后希望这份东西能够给老师和同学一些帮助。
重庆新体验教育
2014年1月1日
氢能与质子交换膜燃料电池 1序言 为解决能源短缺、环境污染等问题，开发清洁、高效的新能源和可再生能源已十分紧迫。氢能因燃烧热值高、污染小、资源丰富成为新能源的对象，氢燃料电池作为氢能利用的有效手段，已被美国《时代》周刊评为21世纪有重要影响的十大技术之一。 2氢燃料电池工作原理 燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图13。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。 以质子交换膜燃料电池（pemfc）为例，其工作原理如下： (1)氢气通过管道或导气板到达阳极； (2)在阳极催化剂的作用下，1个氢分子解离为2个氢质子，并释放出2个电子，阳极反应为： h2→2h++2e。 (3)在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2o2+2h++2e→h2o 总的化学反应为：h2+1/2o2＝h2o 电子在外电路形成直流电。因此，只要源源持续地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。 3pemfc的特点及研发应用现状
燃料电池种类较多，pemfc以其工作温度低、启动快、能量密度高、 寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电 系统。 pemfc发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外，还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件，以及压紧 各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括：燃料及氧化剂贮存及其 循环单元，电池湿度、温度调节单元，功率变换单元及系统控制单元。图2是一个典型的pemfc发电系统示意图4。 (1)pemfc作为移动式电源的应用 pemfc作为移动式电源的应用领域分为两大类：一是可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用是手机 电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯 车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看，pemfc是技术最成熟的电动车动力电源。国际上，pemfc研究开发领域的权威机构是加拿大ballard能源系统公司。美国h-power公司于1996年研制出世界上 第一辆以pemfc发电机为动力源的大巴士5。近年来，我国对燃料电池电动车的研发也极为重视，被列入国家重点科技攻关计划。上海神力 公司、富原燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化物所已分别 研制出游览观光车、中巴车样车，其性能接近或达到国际先进水平。 (2)pemfc作为固定式电源的应用 pemfc除适用于作为交通电源外，也非常适合用于固定式电源。既可 与电网系统互联，用于调峰；也可作为独立电源，用作海岛、山区、 边远地区、或作为国防（人防）发供电系统电源。 采用多台pemfc发电机联网还可构成分散式供电系统。分散式供电系 统有很多优点：①可省去电网线路及配电调度控制系统；②有利于热 电联供（因为pemfc电站无噪声，可就近安装，pemfc发电所产生的热
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式 几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写 燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是不一定两极是两根活动性不同的电极,也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池,希望达到举一反三的目的。 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt)或石墨做电极材料，负极通入H２，正极通入O2，总反应为：2Ｈ2 + Ｏ２==＝２H2Ｏ 电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况: 1.电解质是KＯH溶液(碱性电解质） 负极发生的反应为：H2+ 2e-＝＝= ２H＋,2H++ ２OH- ＝== 2H2O,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：2O２－＋2H２O ＝== 4ＯH- ,因此， 正极的电极反应式为：O2 ＋H2O +4ｅ- ==＝４OH- 。 2．电解质是H2SＯ4溶液（酸性电解质） 负极的电极反应式为:H２＋2e- ＝==2H＋ 正极是Ｏ２得到电子，即:O2 ＋4ｅ－=＝= 2O２－，O2－在酸性条件下不能单独存在，只能结合Ｈ+生成H2O即：O２- ＋2 H+ ＝== H2O,因此 正极的电极反应式为：O2 + 4H+ ＋４e-=== ２Ｈ2O(O２+ 4e- ===2O2-，2O２- + 4Ｈ+ === 2H2O) 3. 电解质是NaＣl溶液（中性电解质) 负极的电极反应式为:H２+2e-=== 2H＋ 正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e-=== ４OH－ 说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H＋ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3．中性溶液反应物中无H＋和ＯH- 4.水溶液中不能出现Ｏ２－ 二、甲醇燃料电池 甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质：
2020届届届届届届届届届届届届届 ——届届届届 1.尿素[CO(NH2)2]与NO在碱性条件下可形成燃料电池(如图),电池总反应方程式为2CO(NH2)2＋6NO ＋4NaOH＝5N2＋2Na2CO3＋6H2O。下列说法正确的是() A.甲电极为电池的负极,发生还原反应 B.电池工作时,电子经负载、乙电极、电解质又流向甲电极 C.电池工作一段时间后,乙电极周围溶液酸性增强 D.甲电极的电极反应式为CO(NH2)2?6e?+8OH?=CO32?+N2↑+6H2O 2.以二甲醚(CH3OCH3)酸性燃料电池为电源,电解饱和食盐水制备氯气和烧碱,设计装置如图所示。已 知:a电扱的反应式为O2+4H++4e-=2HO,下列说法不正确的是( ) A.b电极的反应式为CH3OCH3+3H2O?12e?=2CO2↑+12H+ B.试剂A为饱和食盐水,试剂B为NaOH稀溶液 C.阳极生成1 mol气体时,有1mol离子通过离子交换膜 D.阴极生成1 mol气体时,理论上导线中流过2mole?
3.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图．下列有关该电池的说法正确的是() A.反应,每消耗1mol CH4转移12mol电子 B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+CO32??2e??=H2O+CO2 C.电池工作时,CO32?向电极B移动 D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e??=2CO32? 某种燃料电池是以甲烷(CH4)和空气为原料,以KOH为电解质溶液构成的原电池。电池的总反应类似甲烷在氧气中的燃烧。下列说法正确的是( ) ①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole- ②CH4在负极发生氧化反应,电极反应式是:CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O ③燃料电池把化学能直接转化为电能,而不经过热能这一种中间形式,所以它的能量转化效率高,并且 减少了对环境的污染 ④这种燃料电池要定期更换电解质溶液 A.①② B.①②③④ C.①③④ D.②④ 4.探索二氧化碳在海洋中转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。研究表明,溶于海水的二氧化碳 主要以无机碳形式存在,其中HCO3-占95%。科学家利用下图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。下列说法不正确的是( ) A.a室中OH?在电极板上被氧化 B.b室发生反应的离子方程式为:H++HCO3?=CO2↑+H2O C.电路中每有0.2mol电子通过时,就有0.2mol阳离子从c室移至b室 D.若用氢氧燃料电池供电,则电池负极可能发生的反应为:H2+ 2OH??2e?=2H2O
汽车新能源技术应用与发展毕业论文 目录 第1章研究汽车新能源技术的目的与意义 (1) §1.1研究的目的 (1) §1.2研究意义 (1) 第2章国外汽车新能源技术研究现状 (2) §2.1国外的相关研究 (2) §2.1.1政府高度重视汽车新能源的开发利用 (2) §2.1.2政府推动电动汽车研发和推广 (2) §2.2国的相关研究 (3) §2.2.1政府大力支持新能源汽车产业 (3) §2.2.2国新能源汽车取得重大发展 (3) 第3章汽车新能源的类型 (5) §3.1纯电动汽车 (5) §3.1.1纯电动汽车的类型 (5) §3.1.2纯电动汽车的结构原理 (6) §3.2混合动力电动汽车 (6) §3.2.1混合动力电动汽车的结构类型 (6) §3.2.2不同类型的混合动力电动汽车的比较 (8) §3.3燃料电池电动汽车 (9) §3.3.1 燃料电池电动汽车的类型 (9) §3.3.2燃料电池电动汽车的结构原理 (10) §3.4气体燃料汽车 (11) §3.4.1天然气汽车 (11) §3.4.2液化石油气汽车 (11) §3.5生物燃料汽车 (12) §3.5.1甲醇燃料汽车 (12) §3.5.2乙醇燃料汽车 (12)
§3.5.3二甲醚燃料汽车 (12) §3.6氢燃料汽车 (12) §3.7太阳能汽车 (13) 第4章汽车新能源的主要比较与发展 (14) §4.1各种新能源汽车技术的特点分析与展望 (14) §4.1.1纯电动汽车 (14) §4.1.2混合动力电动汽车 (14) §4.1.3燃料电池电动汽车 (15) §4.1.4 气体燃料汽车 (15) §4.1.5生物燃料汽车 (16) §4.1.6氢燃料汽车 (16) §4.1.7太阳能汽车 (16) §4.2能量转换效率的比较 (17) §4.3减少耗油量的比较 (17) §4.4减少碳排放的比较 (18) §4.5各种能源方案优缺点中和分析 (18) §4.6电动汽车的应用缺陷和瓶颈 (19) 第5章电动汽车应用的解决方式 (20) §5.1整车充电模式 (20) §5.1.1常规充电 (20) §5.1.2快速充电 (20) §5.2更换电池模式 (21) §5.2.1电池租赁 (21) §5.2.2电池的快速更换 (21) §5.2.3电池的维护 (21) 第6章未来电动汽车充电技术的发展方向 (23) §6.1整车充电中的慢速充电方式可以充分利用 (23) §6.2换电池模式属于能源新物流模式 (23) §6.3无线快速充电将成为最理想充电方式 (23) §6.4快速充电大量发展将带来电网谐波污染 (23) 结论 (24)
高二化学燃料电池专题 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
燃料电池专题我在这里给同学们梳理一下燃料电池的原理，主要是解决正负极电极方程式书写的问题。 一、预备知识（如果你必修阶段掌握良好可跳过这一部分） 燃料电池说到底还是原电池，我们在这里先复习下必修2中Cu-Zn原电池的原理。1. 看构造 如上图，原电池主要由Cu片、Zn片、稀H2SO4、导线等构成。 2. 谈现象 Zn片是银白色的，在放电过程中溶解。 Cu片是紫红色的，在放电过程中表面有气泡冒出。 3. 说原理 Zn比Cu金属性强（更活泼），即更容易失去电子，导线连接之后，Zn的电子优先选择沿着导线跑到铜片表面去排队1而不是直接跳到溶液里。 Zn由于失去电子被氧化形成Zn2+，就脱离了Zn片表面溶解在了溶液里，Zn片就不断变薄变细。我们把Zn这一极称为负极，电极方程式是Zn-2e-=Zn2+。 与此同时，另一极Cu的表面由于有电子在那儿排队，而显负电，就会吸引溶液中的阳离子H+向该极移动，这些阳离子获得那些排队的电子生成H2，于是就有气泡冒出。我们把Cu这一极称为正极，电极方程式是2H++2e-=H2↑ 4. 小结 Cu-Zn原电池（稀H2SO4作为电解质） Zn是负极，失去电子，被氧化，电极方程式Zn-2e-=Zn2+。
Cu是正极，H+在其表面得电子，被还原，电极方程式2H++2e-=H2↑。 总反应式是Zn+2H+=Zn2++H2↑ 要小心，不要想当然地认为Zn失去电子则Cu得电子，Cu虽然金属性不强但毕竟仍然是金属，且是电的良导体（家里的电线、电话线、网线），说明了它表面的电子还是很容易移动的，因此它不会自己得电子形成带负电的离子。 1：注意，我这里说电子排队只是形象地打个比方便于理解，给中学生讲课是可以这么讲的，实际上只有当回路接通的时候才会有电子跑到铜片上去。而之所以有这样的一个接通回路就会定向移动应该是电势差U造成的。 二、氢氧燃料电池——最简单的燃料电池 下面是该电池的原理图： 1. 看构造 这个电池由两个惰性电极Pt（金属铂）、导线等构成。左右两半溶液槽用隔膜隔开（允许部分离子通过，如阴离子半透膜只允许阴离子通过，不会完全隔断，否则就行不成闭合回路了）。 2. 谈原理 左右分别有一条导气管，将H2和O2输送到Pt电极附近。由于Pt的特性——如表面多孔，可以吸附气体，所以这些输送进去的气体不会立刻浮出水面，而是附着在Pt电极表面。 我们知道H2跟O2相比，前者是还原性气体，后者是氧化性气体。也就是说前者容易失去电子，后者容易得到电子。于是，跟我们之前Cu-Zn原电池类似就有： H2作负极反应物，失去电子，被氧化，生成H+。但是电极方程式却不一定是H2-2e-=2H+。为什么呢因为电解液的酸碱性不知道。如果电解液为酸性或者中性，这些H+
> 燃料电池-巩固加强 ）— ·- ？ 总反应化学方程式 负极反应正极反应 总反应化学方程式总反应离子方程式: 负极反应正极反应 总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应 总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应 总反应化学方程式总反应离子方程式. 负极反应正极反应 总反应化学方程式总反应离子方程式负极反应正极反应 总反应化学方程式总反应离子方程式、 负极反应正极反应 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 C2H6 C2H6 ！ C H C2H2 C2H5OH C2H5OH C6H6KOH H2SO4 （ H SO H2SO4 H2SO4 KOH KOH
( 1、熔融盐燃料电池因具有高效率而受重视。可用Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与CO 2的混合气作为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式。 阳极反应式：2CO ＋2CO 32－＝4CO 2＋4e － 阴极反应式：___________________________________。 2、（多选）肼（N 2H 4）—空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH 溶液。电池总反应为：N 2H 4＋O 2＝N 2↑＋2H 2O 。下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是（ ） A ．负极的电极反应式是：N 2H 4＋4OH －－4e －＝4H 2O ＋N 2↑ B ．正极的电极反应式是：O 2＋4H ＋＋4e －＝2H 2O C ．溶液中阴离子向正极移动 D ．溶液中阴离子物质的量基本不变 3、我国首创的以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功．这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源产生电流．只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍．试推测此种新型电池可能的基本结构及电极反应式： (1)__________是负极，电极反应式为___________________________． (2)__________是正极，电极反应式为___________________________． 4、某原电池中，电解质溶液为KOH(aq)，分别向负极通入C 2H 4、C 2H 2或Al(g)，分别向正极通入 O 2或Cl 2．试完成下列问题： (1)当分别通入C 2H 4和O 2时： ①正极反应：______ _______；②负极反应：______ _________； ③电池总反应：_____________________；④溶液pH 的变化：__________ (2)当分别通入C 2H 2和O 2时： ①正极反应：____ ___________；②负极反应：____ ___________； ③电池总反应：_____________________；④溶液pH 的变化：_______________． (3)当分别通入Al(g)和Cl 2时： ①正极反应：_____________ _；②负极反应：_________________________； ③电池总反应：_____________________；④溶液pH 的变化：_______________． 5、据报道，最近摩托罗拉（MOTOROLA ）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量是现用镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的CO 2被充分吸收生成CO 32－ （1）该电池反应的总离子方程式为__________________________________________。 （2）甲醇在____极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的pH 将________ （填降低或上升、不变）；若有16克甲醇蒸气被完全氧化,产生的电能电解足量的CuSO 4溶液，（假设整个过程中能量利用率为80％），则将产生标准状况下的O 2________升。 （3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y 2O 3（Y ：钇）的ZrO 2（Zr ： 总反应化学方程式 总反应离子方程式 负极反应 正极反应 O 2 C 6H 6KOH
氢能的利用及其环境效应 题目氢能的利用及其环境效应 专业过程装备与控制工程 姓名曹维褀 学号 3013207186 2014年1月 摘要：伴随21世纪的到来，世界各国都面临着亟待解决的能源问题。氢能是高效清洁环保型新能源,在二十一世纪有望成为世界能源舞台上举足轻重的二次能源。文章总结了氢能的特点，氢的开发与利用，结合氢能的环境效应提出了关于氢能源未来发展趋势的一些见解。 关键词：氢能的开发环境效应氢能的利用
1. 氢能的特点 (1)氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质(2)所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体 (3)氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，3％－97％范围内均可燃。而且燃点高，燃烧速度快 (4)除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，达142.35lkJ/kg，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍 (5)所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L；氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求(6)氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用 2. 氢能开发与利用 由以上特点可以看出氢是一种理想的新型能源。目前，虽然液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能大规模的商业应用还面临着许多问题，氢能否被广泛使用，制氢工艺是基础。因为水分子中氢和氧的结合非常牢固，要把它们分开，需花费很大的力气。为了避开这个难点，目前实际上主要还是利用天然气、煤炭和石油产品作原料来制取氢气。 （1）矿物燃料制氢是利用化学方法将矿物中的氢元素提取出来的方法。 ①煤的焦化。 ②水煤气转化。
高中化学需要掌握的8个燃料电池的方程式 一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O 电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况： 1．电解质是KOH溶液（碱性电解质） 负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,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：2O2- + 2H2O === 4OH- ，因此， 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。 2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质） 负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2- ，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此 正极的电极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ，2O2- + 4H+ === 2H2O) 3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质） 负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3.中性溶液反应物中无H+ 和OH- 4.水溶液中不能出现O2- 二、甲醇燃料电池 甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质： 1．碱性电解质（KOH溶液为例） 总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O 正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH-
毕业设计（论文）题目名称：新型燃料电池的研究
新型燃料电池的研究Research on new type fuel cells
摘要 能源是经济的的基础。人类为了更有效的的利用能源，一直进行着不懈的努力。利用能源的方式历史上有过多次革命性的变革，每一次变革都极大的推进了社会文明的发展。二次能源中，蒸汽由于传输距离短，难以存储而应用受限；电能虽然传输快、传输距离远，但存在传输过程中存在能量损耗大，难于存储的缺点；而氢能既能远距离传输、又能方便存储，因而成为二十一世纪的理想能源，二十一世纪也被称为氢世纪。多年来人们一直努力寻找既有较高能源效率又不污染环境的能源方式，因而引导出燃料电池发电技术。燃料电池是不经燃烧过程直接把燃料的化学能转化为电能的装置，具有能量转换效率高、污染物排放量少的独特优点。燃料电池凭借着它独特的优势应用在各个领域，加速了社社会的发展，推进了社会的文明。本文简述了燃料电池技术，各类燃料电池的原理以及它们各自的特点，并介绍目前燃料电池在国内外的应用现状，同时指出目前影响燃料电池商品化的主要因素。 关键词：新能源；燃料电池；高效率；环境保护。
Abstract Energy is the basis of the economy. Human beings in order to make more effective use of energy, has been making unremitting efforts. The history of the use of energy, there have been several revolutionary changes each time changes are greatly promoted the development of our society. Secondary energy in the steam due to short transmission distance, it is difficult to store and the application is limited; electricity transmission faster, the transmission distance, but there is energy loss in the transmission process, difficult to store shortcomings; hydrogen both long-distance transmission. can facilitate the storage, and thus become the ideal energy of the twenty-first century, the twenty-first century is also known as a hydrogen century. Over the years people have been trying to find the energy efficiency of higher energy without polluting the environment, and thus lead to a fuel cell power generation technology. The fuel cell is not directly by the combustion process the fuel chemical energy converted into electrical energy, with the unique advantages of high energy conversion efficiency of the discharge of pollutants. The fuel cell by virtue of its unique advantages of application in various fields to accelerate the social development of society, and promote the social civilization. In this paper, the fuel cell technology, the principle of various types of fuel cells and their respective characteristics, and describes the application of fuel cells at home and abroad, noting that the main factors affecting the commercialization of fuel cell. Keywords: new energy; fuel cell; high efficiency; environmental protection.
燃料电池专利报告 1 总体发展趋势 1.1 申请量年度趋势分析 专利数量是技术产出的直接反映。通过揭示历年专利申请情况，可以了解该行业的技术发展情况和所处阶段，并预测未来发展趋势，可协助企业评估此时或未来是否应积极投入研发。 上图显示了目标技术领域内总体申请量变化趋势。专利数量较少的时期为该技术的起步阶段；专利数量大幅度提升的为成长阶段；专利数量继续增加的为成熟阶段；专利数量维持不变的为停滞期；申请量开始降低的阶段为下降期。 1.2 公开量年度趋势分析 通过揭示历年专利公开情况，了解该行业的技术发展情况并预测未来发展趋势。
上图显示了目标技术领域内总体公开量变化趋势。 1.3 产出规模指数预警 通过揭示目标技术领域内最近6年专利数量相对增长变化情况，了解不同时期技术研发的重点和方向，给企业预测该技术领域未来发展趋势提供依据。 时间专利数量比上月增长与近6年年均增 幅比较与整体年均增幅比较 2012 179 -76.01% 下降上升 2011 746 4.34% 下降上升 2010 715 10.34% 下降上升 2009 648 -4.42% 下降上升 2008 678 3.04% 下降上升 2007 658 35.67% 下降上升上表显示了发明公开专利近6年专利的产出数量情况。一些年份的专利产出增幅高于/低于近6年年均增幅，且高于/低于整体年均增幅。 1.4 产出质量指数预警 由于发明专利的创造性水平要高于实用新型专利和外观专利，因此一般来说发明专利的申请数量是专利质量的最好体现。通过揭示目标技术领域内最近6年专利类型比重和有效专利比重的相对增长变化情况，可以更好地了解不同时期内技术研发的重点和方向，预测该技术领域未来的发展趋势。
专题练习(原电池电解池) 一、选择题（本题包括8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个 ．．．．选项符合题意）1．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是：（） A．氧化、还原B．还原、氧化C．氧化、氧化D．还原、还原 2．在盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后：（）A．溶液的pH增大B．Na+和CO32－的浓度减小 C．溶液的浓度增大D．溶液的浓度不变，有晶体析出 3．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是：（） A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH) C．NaCl(盐酸) D．CuSO4(CuO) AlCl溶液时，下图所示的电解变化曲线合理的是（） 4．用石墨作电极电解 3 A．①④B．②④C．②③D．①③ 5．某学生欲完成2HCl+2Ag=2AgCl↓+H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是（） 6．将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%（一般柴油发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是 A．上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质 B．氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用 C．乙醇燃料电池的电解质常用KOH，该电池的负极反应为C2H5OH－12e－＝2CO2↑＋3H2O D．甲烷燃料电池的正极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 7．通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为+1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1，则下列表述正确的是（） A．在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比n（硝酸银）∶n（硝酸亚汞）=2∶1 B．在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C．硝酸亚汞的分子式为HgNO3 D．硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2 8．某工厂以碳棒为阳极的材料电解熔解于熔融冰晶石(NaAlF6)中的Al2O3，每产生1molAl，同时消耗1mol阳极的材料C，则阳极收集得到的气体为（） A．CO与CO2物质的量之比为 1：2 B．CO与CO2物质的量之比为 1：1 C．CO2与O2物质的量之比为 2：1 D．F2与O2 物质的量之比为 1：1
燃料电池专题 1．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如右图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应：2H2+O2＝2H2O 2．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 3．据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供腺务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是 A．正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－ B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2O D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移 4．氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2+4OH—－4e—4H2O 正极：O2+2H2O+4e—4OH— 当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为 A．1.8mol B．3.6mol C．100mol D．200mol 5．航天技术使用氢氧电池具有高能、轻便，不污染优点，氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式均可表示为：2H2＋O2= 2H2O，酸式氢燃料电池的电解质是酸、其负极反应为：2H2－4e－= 4H＋，则正极反应为；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为：O2＋2H2O＋4e－= 4OH－，则负极反应 为：。 6．美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b 两个电极均由多孔的碳块组成，通人的氢气和氧气由孔隙中逸出，并在电极表面发生电极反应而放电。 (1)该燃料电池发生的总的化学方程式 是：，其电极分别为a 是极，b是极(填正或负)，其电极反应分别是：a极：b极： (2)氢氧燃料电池能量转换率高，无污染，最终产物只有水，阿波罗宇宙飞船上的宇航员的生活用水均由燃料电池提供，已知燃料电池发一度电生成396g水，其热化学方程式是2H2(g)+O2(g) ===2H2O（l)+572kJ，则发出一度电时，产生能量kJ，此燃料电池的能量转换率是。 (3)燃料电池的输出电压为1．2V，要使标有1．2V、1．5W的小灯泡连续发光1小时，则共消耗H2的物质的量为mo1． 7．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，附气体的能力强，性质稳定，请回答：
分类号：TM911.4 U D C：D10621-408-(2012)1985-0 密级：公开编号： 成都信息工程学院 学位论文 风能-氢燃料电池一体化联用系统设计 论文作者姓名： 申请学位专业：材料物理 申请学位类别： 指导教师姓名（职称）： 论文提交日期：
风能-氢燃料电池一体化联用系统设计 摘要 风能为可再生的清洁能源，但储能和上网等环节存在不少问题。氢燃料电池具有绿色环保，效率高，低噪音等特点，还是一种非常好的储能手段。将风能与氢燃料电池联用，是近年来新能源研究和推广的热点。本文研究了氢燃料电池和风力发电机的原理，设计出了一套风电-氢燃料电池一体化联用系统，并配置了电解槽和贮氢装置，使风能和氢燃料电池发挥各自的优势，以达到系统最大的利用。在研究系统运行参数的基础上，本文还对系统进行了进一步优化。本文所设计的风电-氢燃料电池一体化联用系统具有寿命长，易于维护，运行简单等特点。本文的研究将促进风能的利用，进一步推动我国的新能源建设。 关键词:风能；氢燃料电池；一体化；设计
Integration Design of Wind Energy - Hydrogen Fuel Cell Abstract Wind energy is a new renewable energy. But there are some problems for energy storage and energy grid. Hydrogen fuel cell has the characteristics of environment friendly, high efficiency, low noise. And also is a very good energy storage method. In recent years, integrating the hydrogen fuel cell and wind turbines is popular in new energy researching and extension field.The principle of hydrogen fuel cell and wind turbines have discussed in this article. The hydrogen fuel cell and wind turbines have been integrated. An electrolyzer and a hydrogen storage system have been added. The integrating of wind and hydrogen fuel cell can achieve maximum utilization value. The system parameters have been designed for operation. The system optimization measures were discussed. The designed system has a long life, ease maintenance, simple operation. This study is of significance for the further application of wind energy and the construction of new energy Key words: hydrogen fuel cell; wind energy;design; integration
高考化学燃料电池 1．“直接煤燃料电池”能够将煤中的化学能高效、清洁地转化为电能，下图是用固体氧化物作“直接煤燃料电池”的电解质。有关说法正确的是 A. 电极b为电池的负极 B. 电池反应为：C + CO2 = 2CO C. 电子由电极a沿导线流向b D. 煤燃料电池比煤直接燃烧发电能量利用率低 2．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700 -900℃时，O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是 A. 电池内的O2-由电极乙移向电极甲 B. 电池总反应为N2H4+2O2= 2NO+2H2O C. 当甲电极上有lmol N2H4消耗时，乙电极上有22.4LO2参与反应 D. 电池外电路的电子由电极乙移向电极甲 3．硼化钒（VB2）-空气电池是目前储电能力最高的电池，电池示意图如下。该电池工作时的反应为4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5。下列说法正确的是
A. 电极a为电池负极 B. 反应过程中溶液的pH升高 C. 电池连续反应过程中，选择性透过膜采用阳离子选择性膜 D. VB2极的电极反应式为：2VB2+ 22OH?-22e?=V2O5+ 2B2O3+ 11H2O 4．以NaBH4和H2O2作原料的燃料电池，可用作空军通信卫星。电池负极材料采用Pt/C， 正极材料采用MnO2，其工作原理如下图所示。下列说法错误 ．．的是 A. 电池放电时Na+从a极区移向b极区 B. 电极b采用Pt/C，该极溶液的pH增大 C. 该电池a极的反应为BH4-+8OH--8e-===BO2-+6H2O D. 电池总反应：BH4-+ 4H2O2 === BO2- + 6H2O 5．科学家设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能又能固氮的新型电池，其装置如图所示，下列说法不正确的是 A. 电路中转移3mol电子时，有11.2LN2参加反应 B. A为NH4Cl
微生物燃料电池毕业论文 目录 A BSTRACT .................................................. 错误!未定义书签。第一章．文献综述 (1) 1.1能源发展与环境问题 (1) 1.2微生物燃料电池 (1) 1.2.1 微生物燃料电池的工作原理 (1) 1.3微藻型微生物燃料电池 (2) 1.3.1 微藻阳极底物型MFC (3) 1.3.2微藻生物阳极型MFC (3) 1.3.3微藻生物阴极型MFC (5) 1.4微生物燃料电池的应用前景 (5) 1.5本课题研究容，目的及意义 (6) 1.5.1本课题研究目的及意义 (6) 1.5.2 本课题的主要研究容 (6) 第二章实验材料与方法 (7) 2.1实验材料 (7) 2.1.1主要试剂及仪器 (7) 2.1.2实验装置 (8) 2.2实验方法 (9) 2.2.1 MFC的接种及启动运行 (9) 2.2.2 MFC运行条件 (11) 2.2.3 测定指标及方法 (12) 2.2.4 实验材料处理方法 (12) 2.2.5实验容 (12) 第三章结果与讨论 (14)
3.1各周期输出电压的情况 (14) 3.2各周期阴极藻的生长情况 (15) 3.3各周期阳极人工废水的COD处理情况 (16) 3.4各周期阴极溶氧的变化情况 (17) 第四章结论与展望 (20) 4.1结论 (20) 4.2展望 (21) 参考文献 (22)
第一章．文献综述 1.1能源发展与环境问题 能源是人类赖以生存的物质基础，它与社会经济的发展和人类的生活息息相关，开发和利用能源资源始终贯穿于社会文明发展的整个过程。20世纪50年代以后石油危机的爆发，对世界经济造成了巨大影响，国际舆论开始关注起世界“能源危机”问题。世界能源危机是人为造成的能源短缺。联合国环境署的报告表明，整个地球的环境正在全面恶化，环境问题是一个全球性问题。社会发展至今天，人类己经强烈地意识到和感受到生存环境所受的威胁，也热切地期盼着生活空间质量的改善。目前国际社会关注的全球性环境问题主要包括:臭氧层破坏、温室效应和气候变暖、大气污染和酸雨、生物多样性减少、放射性物质污染、海洋污染和海洋生态系统的破坏等，尤其是全球气候变化、酸雨和大气污染、海洋污染和海洋生态系统的破坏等重大环境问题，日益受到世界各国的普遍关注。而这些问题的产生，均与能源的开采、加工或利用有着密切的关系[1]。随着经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。如果能源和环境问题得不到有效解决，不仅人类社会可持续发展的目标难以实现，而且人类的生存环境和生活质量也会受到严重影响。因此，世界各国在能源的战略和政策上更加强调能源与环境的关系，更加注意环境保护的重要性[2]。 1.2 微生物燃料电池 微生物燃料电池(MFC)是利用酶或者微生物作为阳极催化剂，通过其代谢作用将有机物氧化产生电能的装置，它属于生物质能利用技术中的生物化学转化技术，将生物质转化为电能。将微生物燃料电池应用到废水处理领域，在处理有机废水的同时获得电能，是缓解当前能源危机和解决环境问题的有效途径，也是环境能源领域的热点研究课题之一。 1.2.1 微生物燃料电池的工作原理 微生物燃料电池利用微生物作为反应主体，利用微生物的代谢产物作为物理电极的活性物质，引起物理电极的电位偏移，增加了电位差，从而获得电能，即将燃料的化学能直接转变为电能。以有质子交换膜的双室微生物燃料电池为例（如图1），它的工作原理[3,4]是:在阳极区，微生物将有机底物氧化，这个过程要伴随电子和质子（NADH)的释放;释放的电子在微生物作用下通过电子传递介质转移到电极上;电子通过导线转移到阴极区，释放出来的质子透过质子交换膜也到达阴极区;在阴极区，电子、质子和氧气反应生成水。随着阳极区有机物的不断氧化和阴极反应的持续进行，在外电路获得持续的电流。以葡萄糖为例，其反应式如下: