甲醇燃料电池电极反应式

直接甲醇燃料电池工作原理直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是一种新型的燃料电池，又称为液态燃料电池。

直接甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料，空气氧气为氧化剂，减少CO和NOx等废气的新型、高效、清洁的能源装置，具有绿色环保、高效利用、易储存、方便携带、快速响应、低噪音、简单制造等优点。

本文将详细介绍直接甲醇燃料电池的工作原理。

一、基本组成直接甲醇燃料电池（DMFC）是由质子交换膜（PEM）、阳极、阴极和电子导体等基本组成部分组成。

质子交换膜材料通常是聚合物质子交换膜（PEM），阳极和阴极通常采用的是催化剂，电子导体一般采用碳材料。

质子交换膜和催化剂是直接甲醇燃料电池的核心。

二、工作原理1、阳极反应（氧化反应）直接甲醇燃料电池的阳极为负极，是由催化剂铂（Pt）制成。

阳极反应的化学式为：CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-在阳极处，甲醇和水分子在催化剂Pt的作用下，分解成质子（H+）和电子（e-）以及CO2的发生氧化反应，同时产生电子流和离子流。

2、阴极反应（还原反应）直接甲醇燃料电池的阴极为正极，也由催化铂制成。

阴极反应的化学式为：3/2O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O在阴极处，氧气和质子与电子的结合发生还原反应，并生成水，释放出能量。

3、电子导体直接甲醇燃料电池的阳极和阴极之间，通过电子导体（如碳纤维织物）、质子交换膜（PEM）和电解质（如甲醇）实现电子的传递和离子的传递。

由于阳极和阴极之间没有电子流，故需要引入外部电路来完成电子的流动，这样就可以产生用电能。

4、电化学反应在直接甲醇燃料电池中实际上是一种电化学反应，就是将化学能转化为电能和热能的过程。

化学能转化成电能的具体过程为：在阳极上甲醇分子分解出H+和e-，e-通过电子导体外路，到达阴极上发生与氧气还原的反应，质子通过质子交换膜传递到阴极的反应区域与电子结合形成水。

甲醇燃料电池反应式
甲醇燃料电池电极反应式是：2CH3OH+ 3O2 = 2CO2 + 4H2O，阳极反应式：O2 + 2H2O +4e = 4OH-阴极反应式：CH3OH+ 6OH- - 6e = CO2 + 5H20。

书写规则：酸性条件下，负极燃料失电子，C元素变为+4价，转化为CO2，H元素转化为H+，正极O2得电子，结合H+转化为水。

碱性条件下，负极燃料失电子，C元素转化为CO32-，+1价的氢元素不能在碱性条件下以离子形态稳定存在，结合OH－生成水，正极O2得电子，结合H2O生成OH-。

燃料电池的核心组件主要是由阳极、阴极和电解质膜组成，而电极又由扩散层和催化层组成，每部分作用如下：
（1）催化层催化层是发生电化学反应的场所，约占膜电极成本的54%，而膜电极约占整个燃料电池成本的84%。

因此，如何降低催化剂的载量，制备低成本高性能高活性的燃料电池催化剂是至关重要的。

同时，发明的喷涂方法，使催化层的催化剂载量由4mg/cm2降到约0.014mg/cm2，更好的缓解因为催化剂的价格制约质子交换膜燃料电池的发展。

（2）扩散层扩散层作为电子导电的良导体，其主要作用是保证反应物能均匀到达催化层参加电化学反应。

质子交换膜燃料电池的扩散层主要是碳纸或碳布。

碳纸使用前要进行憎水化处理并且使用碳粉对其进行整平。

⼏种常见的“燃料电池”的电极⽅程式书写⼏种常见的“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：O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）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-负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO总反应: 2CH4O + 3O2=== 2CO2+ 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2说明：⼄醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，⽣成的CO 2还要与KOH反应⽣成K2CO3，所以总反应为：CH4+ 2KOH+ 2O2=== K2CO32O。

燃料电池的方程式及电极反应式几种常见的“燃料电池”的电极反应式的书写一、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 + 2H2O + 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- + 2H+ === 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- + 6H2O===12OH-负极的电极反应式为：CH4O – 6e- + 8OH- === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O – 12e-+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。

几种常见的燃料电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写是高考中的重要考点，原电池的种类很多，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，就是两极不一定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的工作原理及电极反应式的书写，希望从中发现规律，举一反三。

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-负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同。

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—负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH— === CO32-+ 6H2O2. 酸性电解质(H2SO4溶液为例）总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e—+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e—+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH,生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。

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甲醇燃料电池酸性和碱性方程式甲醇燃料电池正负极反应方程式碱性条件总反应式：2CH3OH + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O正极：3O2 + 12e– + 6H20 → 12OH–负极：2CH3OH - 12e– + 16OH~ → 2CO32- + 12H2O酸性条件总反应式：2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O正极：3O2 + 12e– + 12H+ → 6H2O负极：2CH4O - 12e– + 2H2O → 12H+ + 2CO2为什么碱性电极的总反应方程式中+OH-而酸性电极的总反应方程式中不用+H+高中化学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。

燃料电池方程式书写燃料电池的电极反应（主要是负极的电极方程式）是一个难点。

我们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池，虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式是可燃物在氧气中燃烧。

由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。

由于在反应中氧气由0价变为－2价，所以肯定是O2得电子，即O2作氧化剂是正极，即可写出正极的电极反应式：O2+4e+2H2O=4OH_ ①(该反应式为常见的绝大多数燃料电池的正极反应式)。

若此时电解质溶液为酸性，则反应过程可以理解为：正极上首先发生： O2+4e-=2O2- 由于在酸性环境中大量存在H+ 故O2-会与H+结合成H20，故正极反应式应为：O2+4 e-＋4H+＝2H2O ②若电解质为中性或碱性时，则正极反应式就只是①。

此时负极反应式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（注意要将方程式中的氧气抵消掉）。

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，有以下三种情况：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-负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32- + 6H2O2. 酸性电解质(H2SO4溶液为例)总反应: 2CH4O + 3O2 === 2CO2 + 4H2O正极的电极反应式为：3O2+12e-+12H+ === 6H2O负极的电极反应式为：2CH4O-12e-+2H2O === 12H++ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同【三】甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极,电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O。

甲醇燃料电池在熔融碳酸盐方程式
酸性溶液中负极反应式为：CH3OH - 6e- + H2O == CO2↑+ 6H+
碱性溶浚中负极反应式为：CH3OH - 8e- + 10OH- == CO32-+ 7H2O
熔融碳酸盐燃料电池，首字母缩写为MCFC，通常被称为第二代燃料电池，因为预期它将继磷酸盐燃料电池之后进入商业化阶段。

MCFC的工作温度为873-923K，因而，与低温燃料电池相比，有几个潜在优势。

首先，在MCFC的工作温度下，燃料(如天然气)的重整可在电池堆内部进行，既降低了系统成本，又提高了效率;其次，电池反应高温余热可用于工业加工或锅炉循环;第三，几乎所有燃料重整都产生CO，它可使低温燃料电池电极催化剂中毒，但却可成为MCFC的燃料。

MCFC的缺点是在其工作温度下，电解质的腐蚀性强，阴极需不断供应CO2。

MCFC的研究开发始于1950年，其后近半个世纪时间内，在电极反应机理、电池材料、电池性能和制造技术等方面，均取得了巨大进展，规模不断扩大，几年前即己达到100kw水平，目前已达到250-2000kw。