8 燃料电池1解析

第12讲化学电池一、一次电池（锌锰干电池）常见的锌锰干电池的构造如图所示。

其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。

在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。

这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。

有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环，这种充电电池属于二次电池。

常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池。

1. 铅酸蓄电池Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2OPb + PbO+ 2H SO === 2PbSO+ 2H O=== PbSO4 + 2H2O4 4 2 42. 锂离子电池以钻酸锂-石墨锂电池为例：Li1-x CoO2 + Li x C6LiCoO2 + 6C61-x22三、燃料电池燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。

燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。

1．氢氧燃料电池2 2 2O2 + 4H+ +4e-=== 2H2OO2 +2H2O + 4e-=== 4OH-2．甲烷燃料电池4224322O2 +8H+ +8e-=== 4H2O2O2 + 8e-+4H2O=== 8OH-CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2OCH4 + 2O2 + 2OH-===CO32-+ 3H2O题型一：化学电池的分类及特点【变1】下列化学电池属于高效、环境友好电池的是A．镍镉电池B．锌锰电池C．铅蓄电池D．氢氧燃料电池【答案】D【详解】A．镍镉电池中含有镍镉重金属，对环境有污染，故A错误；B．锌锰电池中含有锌、锰元素，对环境有污染，故B错误；C．铅蓄电池中含有铅重金属，对环境有污染，故C错误；D．氢氧燃料电池最终生成水，水对环境无污染，故D正确；故选：D。

高中化学燃料电池完全解析燃料电池(Fuel Cell)是利用氢气、碳、甲醇、硼氢化物、天然气等为燃料与氧气或空气进行反应，将化学能直接转化成电能的一类原电池。

【解法模板】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤 1．先写出燃料电池总反应式虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。

由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。

2．再写出燃料电池正极的电极反应式由于燃料电池正极都是O 2得到电子发生还原反应，基础反应式为O 2＋4e －===2O 2－，由于电解质的状态和电解质溶液的酸碱性不同，电池正极的电极反应也不相同。

电解质为固体时，该固体电解质在高温下可允许O 2－在其间自由通过，此时O 2－不与任何离子结合，正极的电极反应式为O 2＋4e －===2O 2－。

电解质为熔融的碳酸盐时，正极的电极反应式为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO 32－。

当电解质为中性或碱性环境时，正极的电极反应式为：O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －；当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O 。

3．最后写出燃料电池负极的电极反应式由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极(负、正两极)上发生，故燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。

在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O 2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。

【例题】锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH 溶液，反应为2Zn ＋O 2＋4OH －＋2H 2O===2【Zn(OH)4】2－。

下列说法正确的是( ）A ．充电时，电解质溶液中K ＋向阳极移动B ．充电时，电解质溶液中c (OH －)逐渐减小C ．放电时，负极反应为：Zn ＋4OH －－2e －===【Zn(OH)4】2－D ．放电时，电路中通过2 mol 电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)【答案】C【解析】A 项，充电时，电解质溶液中K ＋向阴极移动，错误；B 项，充电时，总反应方程式为2【Zn(OH)4】2－通电=====2Zn ＋O 2＋4OH －＋2H 2O ，所以电解质溶液中c (OH－)逐渐增大，错误；C 项，在碱性环境中负极Zn 失电子生成的Zn 2＋将与OH ―结合生成【Zn(OH)4】2－，正确；D 项，O 2～4e －，故电路中通过2 mol 电子，消耗氧气0.5 mol ，在标准状况体积为11.2 L ，错误。

高二化学化学电源试题答案及解析1.质子交换膜燃料电池(PEMFC)常作为电动汽车的动力源。

该燃料电池以氢气为燃料，空气为氧化剂，铂作催化剂，导电离子是H+。

下列对该燃料电池的描述中正确的是()①正极反应为：O2+4H++4e-2H2O②负极反应为：2H2-4e-4H+③总的化学反应为：2H2+O22H2O④氢离子通过电解质向正极移动A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④【答案】C【解析】燃料电池中的反应不是在点燃的条件下进行的，故③错。

因为导电离子是H+，且向正极移动，所以正极反应为O2+4H++4e-2H2O，电子由负极通过外电路流向正极。

【考点】燃料电池2.下列关于右图装置的说法正确的是A．银电极是负极B．铜电极上发生的反应为Cu-2e-=Cu2＋C．外电路中的电子是从银电极流向铜电极。

D．该装置能将电能转化为化学能【答案】B【解析】A项：银电极是正极，故错；C项：外路电子从铜电极流向银电极，故错；D项：原电池装置，化学能转化为电能，故错。

故选B。

【考点】原电池的工作原理点评：本题考查学生原电池的工作原理，注意教材知识的灵活应用，属于基础知识的综合考查，难度不大。

3.被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。

在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。

电池总反应为：Zn + 2 MnO2 + H2O ="=" ZnO + 2MnO (OH)。

下列说法正确的是A．该电池的正极为锌B．该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C．当 0.l mol Zn 完全溶解时，流经电解液的电子个数为 1.204×l023D．电池正极反应式为： 2MnO2 + 2e -＋2H2O ="=2MnO" (OH)+2OH-【答案】D【解析】A、从电池反应可知，锌被氧化，失去电子，所以是负极，故A错误；B、该电池反应中二氧化锰发生了还原反应，二氧化锰得到电子，被还原，为原电池的正极，故B错误；C、当有0.1mol锌溶解时，失去电子数为 0.1×2×6.02×1023=1.204×1023，但电子由负极经外电路流向正极，不流经电解液，故C错误；D、电池的正极反应式为MnO2+H2O+e-=MnO（OH）+OH-，或2MnO2+2e-+2H2O=2MnO（OH）十2OH-，故D正确。

2023-2024学年北京市西城区高三上学期化学期末考试题一、单选题：本大题共14小题，共42分。

1.中国科研团队开发出柔性单晶硅太阳能电池。

单晶硅的晶体结构与金刚石类似，下列说法不正确．．．的是A.C和Si均位于元素周期表中第Ⅳ族 B.单晶硅和金刚石均属于共价晶体C.单晶硅和金刚石中的键角均相同D.单晶硅的熔点高于金刚石的熔点2.下列化学用语或图示表达不正确．．．的是A.NaCl的电子式：B.基态Cr原子的价层电子排布式：C.乙醇的分子式：D.乙炔的分子结构模型：3.下列物质的应用不涉及．．．氧化还原反应的是A.次氯酸钠作纸张的漂白剂B.铁粉作食品保鲜的吸氧剂C.过氧化钠作呼吸面具的供氧剂D.硫化钠作工业废水中、的沉淀剂4.下列事实不能．．用平衡移动原理解释的是A.密闭烧瓶内的和的混合气体，受热后颜色加深B.溶液将水垢中的转化为C.的醋酸溶液稀释10倍，溶液的D.溶液中滴加溶液，促进分解5.下列方程式与所给事实不相符．．．的是A.电镀铜时阴极析出铜：B.钠在空气中加热生成淡黄色固体：C.电解饱和食盐水制氯气：D.氨催化氧化生成一氧化氮：6.下列事实不能．．用氢键解释的是A.密度：B.沸点：C.稳定性：D.溶解性水中：7.阿斯巴甜是一种合成甜味剂，其结构简式如下。

下列关于阿斯巴甜的说法不正确．．．的是A.属于糖类B.1mol阿斯巴甜最多能与反应C.分子中含有手性碳原子D.可以发生取代反应、加成反应8.燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下忽略溶液体积的变化。

下列说法不正确．．．的是A.通过质子交换膜向a极室迁移B.工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大C.电极b的电极反应：D.电池的总反应：9.下列实验不能．．达到对应目的的是选项A B实验目的验证铁的吸氧腐蚀验证溴丁烷发生消去反应选项CD实验目的实验室制取氨气实验室制取乙酸乙酯A.AB.BC.CD.D10.将溶液分别滴入溶液和溶液中，如图所示，Ⅰ、Ⅱ中均有沉淀产生。

简单的燃料电池1、氢氧燃料电池在U形管中加入1mol/L的Na2SO4溶液，并滴入2滴酚酞溶液。

用导线将两根石墨棒与电流表相连，组装成如图所示的电路。

向两边的石墨棒上分别通入氢气和氧气。

电流表指针发生偏转，通入氧气的石墨棒附近的溶液变红色。

反应一段时间后，停止通入气体，振荡U形管，红色褪去。

负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应式：2H2＋O2===2H2O通氧气的一端是正极区，反应过程中生成OH－，酚酞变红色。

两极生成的OH－和H＋的物质的量相等，所以振荡溶液，红色褪去。

2、乙醇燃料电池将上面装置中的氢气换成乙醇蒸气，电解质溶液换成KOH溶液，其它不变。

同样可以看到电流表的指针发生偏转，说明也形成了燃料电池。

乙醇在负极失电子，生成二氧化碳，但电解质是KOH，会与CO2反应生成K2CO3。

负极：C2H5OH－12e－＋16OH－= 2CO32-＋11H2O正极：O2＋2H2O＋4e－= 4OH－3、乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，请回答下列问题。

(1)请在装置图中标出正、负极和反应物。

(2)分析电池中电子的移动方向：_________，电解质溶液中H＋的移动方向：________。

(3)写出此燃料电池的正极反应式：_____________，总反应式：_________。

(4)若有2 mol乙烯参与反应，理论上转移的电子数为________。

答案：(1)(2)电极a→导线→电极b从左向右(3)O2＋4e－＋4H＋= 2H2O2C2H4＋O2→2CH3CHO(4)4N A分析：结合原电池的工作原理和装置图，a是负极，b是正极，磷酸作电解质。

负极上乙烯失电子生成乙醛，从组成上看是得1个氧原子，相当于失去2个电子，电极反应式为:C2H4 + H2O -2e- = 2H+ + CH3CHO正极上氧气得电子：O2＋4e－＋4H＋= 2H2O两式叠加得总反应式。

燃料电池测试电位的方法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述燃料电池作为一种新型的能源转换设备，具有高效、清洁、可再生等优点，在能源领域受到广泛关注和研究。

燃料电池测试是评估和验证燃料电池性能的重要手段之一。

而测试电位则是用来测量燃料电池在工作过程中产生的反应电势。

本文将探讨燃料电池测试电位的方法，并对其原理、实施步骤与注意事项以及结果分析与评估指标进行详细解释。

1.2 文章结构本文主要分为六个部分进行阐述。

引言部分概述了文章的背景和目标，并提供了整体结构的简要介绍。

接下来，第二部分将详细介绍燃料电池测试电位的三种方法。

第三部分将对燃料电池测试电位进行概述说明，包括定义、重要性以及相关领域和应用场景。

第四至第六部分将依次解释每种方法的原理、实施步骤与注意事项以及结果分析与评估指标。

最后一部分是文章的结论，总结了本文的内容并提出进一步的研究方向。

1.3 目的本文旨在全面探讨燃料电池测试电位的方法，并详细解释每种方法的原理、实施步骤与注意事项以及结果分析与评估指标，以帮助读者对该领域进行深入了解和应用。

同时，通过阐述燃料电池测试电位的重要性和相关领域应用场景，提高人们对燃料电池技术的认识和关注度。

最终推动燃料电池在能源转换中的应用发展，促进环境保护和可持续发展。

2. 燃料电池测试电位的方法燃料电池测试电位是评估燃料电池性能的重要指标之一。

在燃料电池领域，有多种方法可以进行测试和测量燃料电池的工作电位。

下面将介绍三种常用的测试方法。

2.1 方法一方法一是通过使用标准参比电极来测量燃料电池工作时的电位。

这种方法需要将参考电极与阴阳极连接，并通过连接桥与被测设备相连。

通过对两个极端点之间加入外部负载，并注入适当的气体和液体，可以观察到所得到的稳定电压值。

这种方法具有简单、直接、可靠等特点，广泛应用于实际生产中。

2.2 方法二另一种常见的测试方法是使用旋转盘(Rotating Disk Electrode, RDE) 技术进行测试。

新能源笔试真题答案及解析随着全球对环境问题的越来越重视，新能源技术的发展逐渐成为了一个热门话题。

对于从事新能源相关工作的人们来说，笔试是一个常见的选拔环节。

本文将为大家提供一些关于新能源笔试真题的答案及解析，帮助大家更好地准备笔试。

一、选择题部分1. 燃料电池是一种能将化学能直接转化为电能的器件。

其中，下列哪种是常用的燃料电池类型？正确答案：A. 质子交换膜燃料电池（PEMFC）解析：质子交换膜燃料电池是目前最常用的一种燃料电池。

它利用质子交换膜作为电解质，将氢作为燃料气体，通过化学反应产生电能。

2. 太阳能光伏发电是通过什么原理将太阳能转化为电能的？正确答案：C. 光电效应解析：太阳能光伏发电是利用光电效应将太阳能转化为电能的一种方式。

光电效应是指当光照射到金属表面时，金属中的电子会被光子激发，从而形成电流。

3. 以下哪个是风能发电机的主要组成部分？正确答案：B. 风力发电机组解析：风力发电机组是风能发电的主要组成部分，它包括风轮、发电机和控制系统等部分。

风轮利用风的动力推动发电机发电。

4. 生物质能是指由生物质转化而来的能源。

下列哪种不属于生物质？正确答案：A. 煤炭解析：煤炭是一种化石燃料，不属于生物质。

而生物质能源包括秸秆、木材、农作物废弃物等可再生资源。

二、填空题部分1. 根据国际能源署的报告，到2030年，全球可再生能源的发电容量预计将达到blank GW。

正确答案：2500解析：根据国际能源署的报告，到2030年，全球可再生能源的发电容量预计将达到2500 GW。

2. 光伏发电系统一般由太阳能电池、电池板、逆变器等组成，其中，逆变器的作用是将直流电转化为blank电。

正确答案：交流解析：光伏发电系统中的逆变器起到将直流电转化为交流电的作用。

3. 根据我国《可再生能源法》规定，到2020年，我国可再生能源的占比应达到全国用电量的blank%。

正确答案：35解析：根据我国《可再生能源法》规定，到2020年，我国可再生能源的占比应达到全国用电量的35%。

燃料电池电极方程式燃料电池是一种利用化学能转化为电能的装置，其工作原理基于燃料和氧气之间的氧化还原反应。

燃料电池由阳极、阴极和电解质三个主要组成部分构成。

其中，电极是燃料电池中的关键部分，负责催化氧化还原反应并转化化学能为电能。

燃料电池的电极方程式描述了氧化还原反应在电极上的发生过程。

一般来说，燃料电池的阳极和阴极上分别发生氧化和还原反应。

下面将详细解释燃料电池的电极方程式。

1. 阳极反应：在燃料电池的阳极上，燃料（如氢气）发生氧化反应，产生电子和正离子。

电子通过外电路流动，正离子则通过电解质传递到阴极，完成电流的闭合回路。

以氢气为例，其在阳极上的氧化反应可以表示为：H2 → 2H+ + 2e-2. 阴极反应：在燃料电池的阴极上，氧气和电子发生还原反应，生成水。

以氧气为例，其在阴极上的还原反应可以表示为：O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O3. 综合反应：将阳极和阴极的反应综合起来，可以得到燃料电池的整体反应方程式。

以氢气燃料电池为例，整体反应方程式可以表示为：H2 + 1/2O2 → H2O需要注意的是，在实际应用中，为了提高燃料电池的效率，常常会在阳极和阴极上使用催化剂来加速反应速率。

催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，从而增强燃料电池的性能。

燃料电池的电极方程式还与电解质的类型和温度等因素有关。

不同类型的燃料电池使用不同的电解质和催化剂，进而导致电极反应的差异。

例如，质子交换膜燃料电池（PEMFC）使用质子交换膜作为电解质，而固体氧化物燃料电池（SOFC）使用固体氧化物作为电解质。

总结起来，燃料电池电极方程式描述了燃料氧化和还原反应在电极上发生的过程。

通过电极方程式，可以了解燃料电池的工作原理和反应机理，有助于优化燃料电池的设计和性能。

燃料电池系统产热量计算例题及解析一、背景介绍燃料电池系统是一种通过氢气和氧气的化学反应来产生电能的装置，由于其高效、清洁的特点，在能源领域备受关注。

然而，燃料电池系统在工作过程中也会伴随着热量的产生，产热量的计算对于系统的设计和安全运行至关重要。

二、燃料电池系统产热量计算例题及解析假设一个燃料电池系统中的反应涉及到氢气和氧气的电化学反应，反应方程式如下所示：2H2 + O2 -> 2H2O已知反应产生的电能为500kJ，求反应过程中产生的热能。

解析：1、首先根据反应方程式，可以计算出反应涉及到的化学物质的摩尔数，即2mol的氢气和1mol的氧气。

2、根据反应方程式中各化学物质的摩尔数，可以计算出反应过程中的焓变，即2mol的氢气和1mol的氧气反应生成2mol的水，焓变为286kJ/mol。

3、根据反应过程中的电能和焓变，可以利用热力学定律求出反应过程中产生的热能。

反应过程中的热能=反应过程中的电能-反应过程中的焓变=500kJ-2*286kJ=500kJ-572kJ=-72kJ。

三、总结通过以上例题的计算和解析，可以看出燃料电池系统产热量的计算是一个重要且复杂的问题，需要对反应过程中的化学物质摩尔数、热力学定律等知识有深入的理解和运用。

只有在准确计算和预测产热量的基础上，才能保证燃料电池系统的安全运行和高效工作。

在实际应用中，不同类型的燃料电池系统可能涉及到不同的反应过程和计算方法，在进行产热量计算时需要根据具体的实际情况进行分析和计算。

希望以上例题和解析能对读者对燃料电池系统产热量的计算有所帮助，也希望燃料电池技术能够不断发展，为人类社会的可持续发展和环境保护做出更大的贡献。

燃料电池系统产热量计算例题及解析4、不同类型的燃料电池系统的产热量计算方法在实际应用中，燃料电池系统可分为不同类型，包括氢气-氧气燃料电池、甲醇燃料电池、固体氧化物燃料电池等。

不同类型的燃料电池，其反应过程和产热量计算方法有所不同。