甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式

熔融氧化物燃料电池电极反应式
由于电解质为熔融的k2co3，且不含o2和hco3，生成的co2不会与co32反应生成hco3的，该燃料电池的总反应式为： ch4+2o2=co2+2h2o。

在熔融碳酸盐环境中，其正极反应式为o2＋2co2 +4e-=2co32。

燃料电池的优点与缺点：
优点：
3、无噪音：电池本体在发电时，无需其他机件的配合，因此没有噪音问题。

缺点：
1、燃料来源不普及：氢气的储存可说是困难又危险，而甲醇、乙醇、或天然气缺乏供应系统，无法方便的供应给使用者。

2、并无标准化的燃料：现今市面上存有以天然气、甲烷、甲醇与氢气等做为燃料的电池，虽然提供更多消费者很多种挑选，但因为没单一化及标准化的燃料，必须能营利就是困难的，而且燃料种类的更改有可能并使现有的供应系统展开装配，产生额外的费用。

燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点;也是高考化学的常考考点之一;在书写时学生往往易错..参加北大附中课堂教学培训;感悟最深的是桑老师对燃料电池电极反应式的复习的处理;其复习教学设计如下：一、首先分清原电池的正、负极均为惰性电极;电极均不参与反应..二、正极发生还原反应;通入的气体一般是氧气;氧气得到电子首先变为氧离子;根据电解质的不同;其负极电极反应式书写分以下几种情况：1在酸性溶液中生成的氧离子与氢离子结合生成水;其电极反应式为： O2 + 4e- + H+== 4H2O2在碱性溶液中;氧离子与氢氧根离子不能结合;只能与水结合生成氢氧根离子;其电极反应式为： O2 + 4e -+ 2H2O== 4OH-3在熔融碳酸盐中;氧离子与碳酸根离子不能结合;只能与二氧化碳结合生成碳酸根离子;其电极反应式为：O2+2CO2-+4e-==2 CO32-4在熔融氧化物介质中;氧气得到电子转化为氧离子;其电极反应式为： O2 + 4e- == 2O2-三、负极发生氧化反应;负极生成的离子一般与正极产场结合;有以下几种情况：1若负极通入的气体是氢气;则①酸性液中 H2 - 2e- == 2H+②碱性溶液中 H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O③熔融氧化物中 H2 - 2e- + O2- == H2O2 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等;碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在碱性溶液中生成碳酸根离子;熔融碳酸盐中生成二氧化碳;熔融氧化物中生成碳酸根离子..含有氢元素的化合物最终都有水生成..如CH3OH燃料电池：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- + 2 H+ === H2O;因此正极的电极反应式为：O2+ 4H++ 4e-=== 2H2OO2+ 4e-=== 2O2-;2O2-+ 4H+ === 2H2O3. 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 +2H2O + 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-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..负极发生的反应：CH4– 8e- + 8OH- ==CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- == CO32- + H2O;所以：负极的电极反应式为：CH4 + 10 OH-– 8e- === CO32- + 7H2O正极发生的反应有：O2 + 4e- === 2O2-和O2- +2H2O === 4OH- 所以：正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式;就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式四、铝–空气–海水电池我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯;以海水为电解质;靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流..只要把灯放入海水中数分钟;就会发出耀眼的白光..电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料..负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e－===12OH－总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4AlOH3说明:铝板要及时更换; 铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.燃料电池的负极反应;一般较难写出;而正极反应和电池总反应却较易写出..在碱性条件正极反应为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；因此这类燃料电池的电极反应书写方法为：用电池总反应减去正极反应可得负极反应;这是写负极反应式的一种巧妙方法..如：某原电池中盛有KOH浓溶液;若分别向负极通入以下可燃性气体;向正极通入O2;则电路中就有电流通过;试完成下列问题：以④为例讲解此类电极反应的书写：方法一：直接书写负极反应步骤：①2CH3OH+_____-12e-=2CO32-+______抓住总反应中电子转移数②根据电极反应式左右同电性等电量原则确定OH-数：将左端“-12e-”移到右端看成“2CO32- + 12e-”即共16个负电荷;故左端应有“16 OH-” ③由“H”确定“H2O”的系数应为12..因此负极的电极反应为“2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O”方法二：先根据总反应写出正极反应：“3O2 +6H2O +12e- = 12OH-”;然后用总反应式：“2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O”减去正极反应即可得负极反应..练习:2、写出乙烷;空气;KOH组成的燃料电池的电极反应..3、写甲烷燃料电池在固体电解质高温下能传导O2-下的电极反应式答案：正极反应：O2+4e-=202- 负极反应：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O4、写甲烷燃料电池在熔融碳酸盐如：熔融K2CO3环境下的电极反应式答案：正极反应式：O2+2CO2+4e－＝2CO-2负极反应式：3-8e－= 5CO2+2H2OCH4+4CO-23。

甲烷的燃料电池电极反应式
甲烷的燃料电池电极反应式是指在甲烷燃料电池中，电极上发生的化学反应式。

甲烷燃料电池是一种利用甲烷作为燃料，在电化学反应中产生电能的装置。

其电极反应式可表示为：
阳极反应：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 8e^-
阴极反应：8H+ + 8e^- + O2 → 4H2O
总反应式：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
在甲烷燃料电池中，甲烷在阳极上氧化成CO2和H2O，同时释放出电子。

这些电子通过外部电路向阴极流动，与氧气和氢离子结合生成水。

甲烷的燃料电池具有高能量密度、高效率、低污染等优点，被广泛应用于能源领域。

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微专题一：O2电极反应式的书写形式一、形式不同主要来自电解质的不同，常见电解质：（1）酸性电解质溶液：如H2SO4溶液；（2）碱性电解质溶液：如NaOH溶液；（3）熔融氧化物：如Y2O3；（4）熔融碳酸盐：如K2CO3；（5）质子交换膜或固体酸膜。

〖理解应用〗以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：（1）酸性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2 = CO2＋2H2O正极反应式：_________________________________________；负极反应式：_________________________________________。

（2）碱性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH = Na2CO3＋3H2O正极反应式：_________________________________________；负极反应式：_________________________________________。

（3）固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池总反应式：CH4＋2O2 = CO2＋2H2O正极反应式：_________________________________________；负极反应式：_________________________________________。

（4）熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电池总反应式：CH4＋2O2 = CO2＋2H2O正极反应式：_________________________________________；负极反应式：_________________________________________。

二、新型电解质1、以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，其电极反应为；石墨Ⅱ其电极反应为。

2、O2辅助的Al—CO2电池工作原理如图所示。

燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的高效电池，其电极反应直接影响着电池的性能和稳定性。

而在燃料电池中，ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为一种重要的材料，在电极反应过程中发挥着重要作用。

让我们来了解一下什么是ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐。

在燃料电池中，使用熔融碳酸盐作为电解质的燃料电池被称为碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）。

ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐则是指在MCFC中使用甲烷（CH4）作为燃料，并通过电极反应将其转化为二氧化碳（CO2）和水（H2O）的过程。

在ch4燃料电池中，电极反应式熔融碳酸盐的性质和反应机制对燃料电池的性能和稳定性至关重要。

这涉及到电极反应的速率、效率和稳定性等方面。

对熔融碳酸盐的性质和电极反应机制有深入的了解至关重要。

具体来说，熔融碳酸盐具有高离子导电性能和较低的固体电解质阻抗，这使得在高温条件下，燃料电池能够发挥出更高的性能。

而对于ch4电极反应来说，理论上它可以将甲烷直接氧化为CO2和H2O，并释放出电子，从而产生电能。

在ch4燃料电池中，电极反应的速率和效率直接影响着电池的功率密度和能量转化效率。

另外，熔融碳酸盐在反应过程中也会受到一些影响，比如碳偏析、金属沉积以及电极的稳定性等问题。

对于ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐的研究中，需要综合考虑材料的选择、电极结构的设计以及高温环境下的稳定性等方面的因素。

对于ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐的研究和理解，需要全面考虑材料性质、反应机制、电极结构以及高温环境下的稳定性等多个方面。

在未来，通过更深入的研究，可以进一步提高燃料电池的效率和稳定性，从而推动燃料电池技术的发展和应用。

对于我个人来说，我认为ch4燃料电池电极反应式熔融碳酸盐作为燃料电池的重要组成部分，其研究和应用将对清洁能源技术产生深远的影响。

随着我对这一主题的深入研究和了解，我对燃料电池技术的前景和潜力有了更加全面、深刻和灵活的理解。

燃料电池电极反应式的书写燃料电池电极反应式的书写是中学化学教学的难点,也是高考化学的常考考点之一,在书写时学生往往易错;参加北大附中课堂教学培训,感悟最深的是桑老师对燃料电池电极反应式的复习的处理,其复习教学设计如下：一、首先分清原电池的正、负极均为惰性电极,电极均不参与反应;二、正极发生还原反应,通入的气体一般是氧气,氧气得到电子首先变为氧离子,根据电解质的不同,其负极电极反应式书写分以下几种情况：1在酸性溶液中生成的氧离子与氢离子结合生成水,其电极反应式为： O2 + 4e- + H+== 4H2O2在碱性溶液中,氧离子与氢氧根离子不能结合,只能与水结合生成氢氧根离子,其电极反应式为： O2 + 4e -+ 2H2O== 4OH-3在熔融碳酸盐中,氧离子与碳酸根离子不能结合,只能与二氧化碳结合生成碳酸根离子,其电极反应式为：O2+2CO2-+4e-==2 CO32-4在熔融氧化物介质中,氧气得到电子转化为氧离子,其电极反应式为： O2 + 4e- == 2O2-三、负极发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产场结合,有以下几种情况：1若负极通入的气体是氢气,则①酸性液中 H2 - 2e- == 2H+②碱性溶液中 H2 - 2e- + 2OH- == 2H2O③熔融氧化物中 H2 - 2e- + O2- == H2O2 若负极通入的气体为含碳的化合物CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转化为正四价碳的化合物、在酸性溶液中生成二氧化物气体、在碱性溶液中生成碳酸根离子,熔融碳酸盐中生成二氧化碳,熔融氧化物中生成碳酸根离子;含有氢元素的化合物最终都有水生成;如CH3OH燃料电池：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- + 2 H+ === H2O,因此正极的电极反应式为：O2+ 4H++ 4e-=== 2H2OO2+ 4e-=== 2O2-,2O2-+ 4H+ === 2H2O3. 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 +2H2O + 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-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;负极发生的反应：CH4– 8e- + 8OH- ==CO2 + 6H2O CO2 + 2OH- == CO32- + H2O,所以：负极的电极反应式为：CH4 + 10 OH-– 8e- === CO32- + 7H2O正极发生的反应有：O2 + 4e- === 2O2-和O2- +2H2O === 4OH- 所以：正极的电极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- === 4OH-说明：掌握了甲烷燃料电池的电极反应式,就掌握了其它气态烃燃料电池的电极反应式四、铝–空气–海水电池我国首创以铝–空气–海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断被氧化而产生电流;只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光;电源负极材料为：铝；电源正极材料为：石墨、铂网等能导电的惰性材料;负极的电极反应式为：4Al－12e－===4Al3+；正极的电极反应式为：3O2+6H2O+12e－===12OH－总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4AlOH3说明:铝板要及时更换, 铂做成网状是为了增大与氧气的接触面积.燃料电池的负极反应,一般较难写出,而正极反应和电池总反应却较易写出;在碱性条件正极反应为：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-；因此这类燃料电池的电极反应书写方法为：用电池总反应减去正极反应可得负极反应,这是写负极反应式的一种巧妙方法;如：某原电池中盛有KOH浓溶液,若分别向负极通入以下可燃性气体,向正极通入O2,则电路中就有电流通过,试完成下列问题：以④为例讲解此类电极反应的书写：方法一：直接书写负极反应步骤：①2CH3OH+_____-12e-=2CO32-+______抓住总反应中电子转移数②根据电极反应式左右同电性等电量原则确定OH-数：将左端“-12e-”移到右端看成“2CO32-+ 12e-”即共16个负电荷,故左端应有“16 OH-” ③由“H”确定“H2O”的系数应为12;因此负极的电极反应为“2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O”方法二：先根据总反应写出正极反应：“3O2 +6H2O +12e- = 12OH-”,然后用总反应式：“2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O”减去正极反应即可得负极反应;练习:1、在乙醇燃料电池电解质为KOH中,通入正极的物质的化学式为；正极的电极反应式为；乙醇在极发生了反应还原或氧化；负极的电极反应式为： ;答案: O2O2 +2H2O +4e—= 4OH—负极氧化 C2H6O+16OH——12 e—=2CO32-+11H2O2、写出乙烷,空气,KOH组成的燃料电池的电极反应;答案：燃料电池的电解质是碱性的,因此电极反应中不允许出现H+ ,CO2等物质 ,因为这些物质都会与ＯＨ－反应正极：O2 +2H2O +4e—= 4OH—负极: ⑵C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O总反应2C2H6+7O2+8OH- -=4CO32-+10H2O3、写甲烷燃料电池在固体电解质高温下能传导O2-下的电极反应式答案：正极反应：O2+4e-=202- 负极反应：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O4、写甲烷燃料电池在熔融碳酸盐如：熔融K2CO3环境下的电极反应式负极反应式：答案：正极反应式：O2+2CO2+4e－＝2CO-23-8e－= 5CO2+2H2OCH4+4CO-23。

“五步法书写燃料电池电极反应式
一、写出燃料燃烧的化学方程式
CH4+2O2=CO2+2H2O
二、看燃烧产物能否与电解质溶液发生反应
甲烷燃料电池在酸性电解质中生成CO2和H2O，即CH4+2O2=CO2+2H2O；在碱性电解质中生成CO2-3离子和H2O，即CO2+2KOH=K2CO3+H2O。

三、确定燃料电池的总反应
（1）如果燃烧产物不与电解质溶液发生反应，则燃烧的化学方程式
即为总反应。

（2）如果燃烧产物与电解质溶液反应则将一、二中两个反应加和即
可得到总反应。

四、写出燃料电池正极反应式
因为燃料电池正极反应物一律是氧气，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-。

1.电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
2.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）
3.电解质为熔融的碳酸盐（如Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物）
在熔融的碳酸盐环境中，其正极反应式为
4.电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）
五、燃料电池负极反应式的书写
燃料电池负极反应物种类比较繁多，可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质。

不同的可燃物有不同的书写方式，要想先写出
负极反应式相当困难。

一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写，即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式，然后在电子
守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。

高频考点之燃料电池1. 熔融碳酸盐燃料电池（MCFS ），是用煤气（CO+H 2）作负极燃气，空气与CO 2的混合气为正极助燃气，用一定比例的Li 2CO 3和Na 2CO 3低熔点混合物做电解质，以金属镍(燃料极)为催化剂制成的。

负极电极反应式为 _________________；正极电极反应式为 ______________________________________2. .已知含氧酸中的羟基氢才可以在水中电离成H +， 亚磷酸（H 3PO 3）水溶液存在电离平衡：H 3PO 3H + + H 2PO 3－。

亚磷酸与足量NaOH 溶液反应，生成Na 2HPO 3。

（1）写出亚磷酸与少量NaOH 溶液反应的离子方程式（2）亚磷酸的结构式 。

（3）向H 3PO 3溶液中滴加NaOH 溶液至中性，所得溶液中c （Na +）______ c （H 2PO 3-）+ 2c （HPO 32-）（填“>”、 “<” 或“=”）。

（4）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色，该反应的化学方程式 。

（5）电解Na 2HPO 3溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下左图：产品室中反应的离子方程式为 。

（6）三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构如上右图)之间脱去两个水分子的产物，三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂，其化学式为 。

（7）次磷酸钠(NaH 2PO 2)可用于化学镀镍。

化学镀镍的溶液中含有Ni 2＋和H 2PO 2-，在酸性等条件下发生下述反应： ____Ni 2＋＋____H 2PO 2-＋_____ = ____Ni ＋_____H 2PO －3＋________3. 右图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

电极的反应式为4. 氢氧燃料电池，在酸性电解质溶液中负极_________________________________________正极_________________________________________氢氧燃料电池，在碱性电解质溶液中负极_________________________________________正极_________________________________________甲烷燃料电池，在KOH 电解质溶液中说明：阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。