Question

【題目】以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境中電極反應的書寫方法：

(1)酸性條件下燃料電池的負極反應：________________________。

(2)堿性條件下燃料電池的負極反應：________________________。

(3)固體電解質(高溫下能傳導O2－)環境中電池的負極反應：_____________________。

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境中電池的負極反應：______________。

Answer 1

【答案】CH4+2H2O-8e-=CO2+8H＋ CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O

【解析】

(1)酸性條件下，燃料電池的總反應：CH4+2O2=CO2+2H2O，燃料電池的正極反應：O2+4H＋+4e-=2H2O，總反應式-正極反應式×2可得負極反應式：CH4+2H2O-8e-=CO2+8H＋；

(2)堿性條件下，燃料電池的總反應：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O，燃料電池的正極反應：O2+2H2O+4e-= 4OH-，總反應式-正極反應式×2可得負極反應式：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

(3)固體電解質(高溫下能傳導O2-)環境中，燃料電池的總反應：CH4+2O2=CO2+2H2O，燃料電池的正極反應：O2+4e-=2O2-，總反應式-正極反應式×2可得負極反應式：CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O；

(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境中，燃料電池的總反應：CH4+2O2=CO2+2H2O，燃料電池的正極反應：O2+2CO2+4e-=2CO32-，總反應式-正極反應式×2可得負極反應式：CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O。