新型燃料电池

㈠ 一种新型绿色电池燃料电池

答案：B 解析： 、CO、都能燃烧、放热，所以可作燃料． 本题是一道信息给予题，考查同学们分析信息及理解的能力．由题所给信息知，燃烧电池是物质通过化反应，将化学能转化为电能的装置．气体燃料放出的热量越多，反应物质所蕴含的化学能就越多，转化成的电能也就越多．

㈡ 新型燃料电池怎样写化学方程式及电极反应式

1、 做差法：用总反应方程式减去某一极方程式等于另一极电极方程式.如在氢气作原料的酸性燃料电池中,总方程式为2H2+O2=2H2O 负极为2H2→4H++4e- 二者相减即得正极电极方程式O2+4H++4e-→2H2O 使用这种方法道理简单,但应注意被减的方程式中物质的系数应与总方程式中系数相一致.
2、 直写法：根据元素化合价的变化,确定得失电子,并依据电荷守恒和原子守恒最终配平电极方程式.如碱性条件下的甲醇燃料电池,甲醇中C的化合价可认为为-2价,生成的CO32-中C为+4价,化合价变化了6,即1mol甲醇失6mole-.最后根据电荷和原子守恒,写出其负极的电极方程式为
CH3OH+8OH-→CO32-+6H2O+6e- 此方法简单易行,提倡使用.但特别要注意电池的酸碱性环境的影响.
1、燃料电池总反应方程式的书写
因为燃料电池发生电化学反应的最终产物与燃料燃烧的产物相同,可根据燃料燃烧反应写出燃料电池的总反应方程式,但要注意燃料的种类.若是氢氧燃料电池,其电池总反应方程式不随电解质的状态和电解质溶液的酸碱性变化而变化,即2H2+O2=2H2O.若燃料是含碳元素的可燃物,其电池总反应方程式就与电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有关,如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CO32-离子和H2O,即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O.
2、燃料电池正极反应式的书写
因为燃料电池正极反应物一律是氧气,正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应,所以可先写出正极反应式,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-.正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系.这是非常重要的一步.现将与电解质有关的五种情况归纳如下.
⑴电解质为酸性电解质溶液（如稀硫酸）
在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样,在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.
⑵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）
在中性或碱性环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子只能结合H2O生成OH-离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-.
⑶电解质为熔融的碳酸盐（如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物）
在熔融的碳酸盐环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子可结合CO2生成CO32-离子,则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-.
⑷电解质为固体电解质（如固体氧化锆—氧化钇）
该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过,故其正极反应式应为O2＋4e-=2O2-.
综上所述,燃料电池正极反应式本质都是O2＋4e-=2O2-,在不同电解质环境中,其正极反应式的书写形式有所不同.因此在书写正极反应式时,要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性.

㈢ 正在研制的一种新型汽油燃料电池是将化学能转化为 能的装置,但目前这种电池

化学电源

化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。

化学电池使用面广，品种繁多，按照其使用性质可分为二类：干电池、蓄电池、燃料电池。按电池中电解质性质分为：碱性电池、酸性电池、中性电池。

一、干电池

干电池也称一次电池，即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。常用的有锌锰干电池、锌汞电池、镁锰干电池等。

锌锰干电池是日常生活中常用的干电池，其结构如右图所示：

正极材料：MnO2、石墨棒

负极材料：锌片

电解质：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物

电池符号可表示为

（－） Zn｜ZnCl2、NH4Cl（糊状）‖MnO2｜C（石墨） （＋）

负极：Zn＝Zn2＋＋2e

正极：2MnO2＋2NH4＋＋2e＝Mn2O3＋2NH3＋H2O

总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝2Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O

锌锰干电池的电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附，引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl，正极材料改用钢筒，MnO2层紧靠钢筒，就构成碱性锌锰干电池，由于电池反应没有气体产生，内电阻较低，电动势为1.5V，比较稳定。

二、蓄电池

蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池，也称二次电池。其广泛用于汽车、发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。

（－）酸性铅蓄电池

铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极，由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极，两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中，放电时，电极反应为：

负极：Pb＋SO42－＝PbSO4＋2e

正极：PbO2＋SO42－十4H＋＋2e＝PbSO4＋2H2O

总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4十2H2O

放电后，正负极板上都沉积有一层PbSO4，放电到一定程度之后又必须进行充电，充电时用一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电池相接，将负极上的PbSO4还原成Pb，而将正极上的PbSO4氧化成PbO2，充电时发生放电时的逆反应：

阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋SO42－

阳极：PbSO4＋2H2O＝PbO2＋SO42－＋4H＋＋2e

总反应：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋H2SO4

正常情况下，铅蓄电池的电动势是2.1V，随着电池放电生成水，H2SO4的浓度要降低，故可以通过测量H2SO4的密度来检查蓄电池的放电情况。铅蓄电池具有充放电可逆性好、放电电流大、稳定可靠、价格便宜等优点，缺点是笨重，常用作汽车和柴油机车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以及变电站的备用电源。

（二）碱性蓄电池

日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多，携带方便，使用寿命比铅蓄电池长得多，使用信当可以反复充放电上千次，但价格比较贵。商品电池中有镍－镉（Ni－Cd）和镍一铁（Ni－Fe）两类，它们的电池反应是：

Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2

Fe＋2NaO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Fe(OH)2

反应是在碱性条件下进行的，所以叫碱性蓄电池。

三、新型燃料电池

燃料电池与前两类电池的主要差别在于：它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置，能量转化率高，可达80%以上，而一般火电站热机效率仅在30％～40％之间。燃料电池具有节约燃料、污染小的特点。

燃料电池以还原剂（氢气、煤气、天然气、甲醇等）为负极反应物，以氧化剂（氧气、空气等）为正极反应物，中燃料极、空气极和电解质溶液构成。电极材料多采用多孔碳、多孔镍、铂、钯等贵重金属以及聚四氟乙烯，电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质等数种。

以碱性氢氧燃料电池为例，它的燃料极常用多孔性金属镍，用它来吸附氢气。空气极常用多孔性金属银，用它吸附空气。电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成，其电池符号表示为：

Ni｜H2｜KOH（30％）｜O2｜Ag

负极反应：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e

正极反应：O2＋2H2O＋4e＝4OH－

总反应：2H2＋O2＝2H2O

电池的工作原理是：当向燃料极供给氢气时，氢气被吸附并与催化剂作用，放出电子而生成H＋，而电子经过外电路流向空气极，电子在空气极使氧还原为OH－，H＋和OH－在电解质溶液中结合成H2O。氢氧燃料电池的标准电动势为1.229V。

氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通讯、电视中继站等领域，随着成本的下降和技术的提高，可望得到进一步的商业化作用。

四、海洋电池

1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池，如锌锰电池、锌银电池、锌空（气）电池等。这些电池体积大，电能低，价格高。二是先充电后给电的二次性电源，如铅蓄电池，镍镉电池等。这种电池要定期充电，工作量大，费用高。

海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。我们知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，为获得这部分氧，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能。两极反应为：

负极：（Al）：4Al－12e＝4Al3＋

正极：（Pt或Fe等）：3O2＋6H2O十12e＝12OH－

总反应式：4Al＋3O2十6H2O＝4Al(OH)3↓

海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20～50倍。

电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，可根据实际需要而定。

海洋电池没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋电池，以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀。

五、高能电池

具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池。所谓“比能量”和“比功率”是指控电池的单位质量或单位体积计算电池所能提供的电能和功率。高能电池发展快、种类多。

（－）银一锌电池

电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O2和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是：

负极：2Zn＋4OH－＝2Zn(OH)2＋4e

正极：Ag2O2＋2H2O＋4e＝Ag＋4OH－

电池反应：2Zn＋Ag2O2＋2H2O＝2Zn(OH)2＋2Ag

利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。

（二）锂－二氧化锰非水电解质电池

以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液，以聚丙烯为隔膜，电池符号可表示为：

Li｜LiClO4｜MnO2｜C（石墨）

负极反应：Li＝Li＋＋e

正极反应：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2

总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2

该种电池的电动势为2.69V，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000次后仍能维持其能力的90％，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。

（三）钠＋硫电池

它以熔融的钠作电池的负极，熔融的多硫化钠和硫作正极，正极物质填充在多孔的碳中，两极之间用陶瓷管隔开，陶瓷管只允许Na＋通过。放电分二步进行：

第一步放电

负极：Na＝Na＋＋e

正极：2Na＋＋5S＋2e＝Na2S5（l）

总反应：2Na＋5S＝Na2S5（l）

负极上生成的Na＋通过陶瓷管，进入正极与硫进行作用，生成Na2S5，使正极成为S和Na2S5现混合物，直到将破全部转化成Na2S5为止，当正极的硫被消耗完之后转为第二步放电反应。

第二步放电

负极：2Na＝2Na＋2e

正极：2Na＋＋4Na2S5＋2e＝5Na2S4（l）

总反应：2Na＋4Na2S5＋2e＝5Na2S4（l）

当Na2S5作用完后，电池放电转入后期工作。

第三步放电

负极：2Na＝2Na＋2e

正极：2Na＋Na2S4＋2e＝2Na2S2（l）

总反应：2Na＋Na2S4＝N a2S2（l）

钠－硫电池的电动势为2.08V，可作为机动车辆的动力电池。为使金属钠和多硫化钠保持液态，放电过程应维持在300℃左右。

㈣ 一种新型电池＿＿燃料电池，

应该选D。其实还有最重要的一点所有选项都没提，那就是：这三种气体被氧化能放出大量的能量，这样才能得到高能量密度的燃料电池。

㈤ 最近我国自主研制了一种新型燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸气 （以C 4 H 10 代表汽油

㈥ 一种新型的燃料电池,高二化学

负极永远发生氧化反应，因此是失电子反应，搞反了，错
B 负极生成CO2，消耗OH-，PH值变小
C 根据总反应我们知道消耗KOH，因此KOH浓度变小
D 根据总反应我们知道，消耗1mol乙烷，同时消耗3.5molO2，转移电子为3.5x4=14mol 正确

㈦ 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体，电解质是掺杂氧化钇（Y 2 O 3 ）的氧化锆（ZrO 2

㈧ 新型燃料电池的种类

氢氧燃料电池
有机燃料电池
氮化物燃料电池

㈨ 燃料电池是一种新型能源，燃料电池的原理是把H2、CO或CH4等燃料和空气不断输入后直接氧化，使化学能转变

A、无毒无害气体不一定能够用作燃料，例如氮气无毒无害，不能用作燃料．故选项错误；
B、在自然界大量存在的物质不一定能够用作燃料，例如水在自然界大量存在，不能用作燃料．故选项错误；
C、都可以燃烧并放出大量的热，可以用作燃料．故选项正确；
D、氢气燃烧不能生成二氧化碳，一氧化碳燃烧不能生成水．故选项错误．
故选C．

㈩ 3种新型燃料电池，它是用两根惰性金属做电极插入mOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，发生的电极

A、碱性甲烷燃料电池，具有还原性的甲烷为原电池的负极，发生氧化反应，所以X极是负极，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，Y极为正极，故A错误；
B、根据总反应：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O，则氢氧化钾被消耗，物质的量减小，故B错误；
C、在标准状况下通入得.oL即小.2得的olO₂完全反应，根据电极反应式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，转移电子是1.小的ol，故C正确；
D、该电池工作时甲烷电极发生的电极反应为：CH₄+1小OH^--1e^-=CO₃^2-+4H₂O，该极氢氧根被消耗，所以该极附近溶液的pH降低，故D错误．
故选C．