Question

如圖是一種航天器能量儲存系統原理示意圖．
在該系統中，白天利用太陽能電池（光-電轉換裝置）將太陽輻射能直接轉換為電能，用于白天給航天設備中的用電器供電，并用裝置X電解水；夜晚，裝置Y中利用白天電解水而貯存的氫氣、氧氣在KOH溶液中發生電池反應，用于夜晚給航天設備中的用電器供電．
（1）白天，裝置X中電解水的化學方程式為

2H₂O=2H₂↑+O₂↑

．
（2）夜晚，裝置Y中負極的電極反應式為

2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O

，正極的電極反應式為

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．
（3）有關該系統的下列說法，正確的是

ACD

（填選項）
A．該系統中能量的最初來源是太陽能
B．裝置X工作時電能完全轉化為化學能
C．裝置Y中的KOH的物質的量一直保持不變
D．該系統能實現物質的零排放，保護了太空環境．

Answer 1

分析：（1）電解水生成氫氣和氧氣；
（2）夜晚是原電池放電過程，燃料電池中氫氣失電子發生氧化反應，氧氣得到電子發生還原反應；
（3）裝置X和Y實際上是存儲了部分太陽能電池產生的電能，太陽能電池利用光能轉化為電能可直接用于工作；馬達實現了電能與機械能的轉化；在裝置X中，電解水生成H₂、O₂，實現了電能與化學能的轉化；在裝置Y中構成燃料電池，化學能轉化為電能，作用于馬達實現了電能與機械能的轉化，氫氧燃料電池的負極上應是H₂參加反應，裝置X能利用光能實現H₂、O₂、H₂O的循環再生．

解答：解：（1）裝置X中電解水的化學方程式為：2H₂O=2H₂↑+O₂↑；
故答案為：2H₂O=2H₂↑+O₂↑；
（2）在裝置Y中構成燃料電池，化學能轉化為電能，作用于馬達實現了電能與機械能的轉化，氫氧燃料電池的負極上應是H₂參加反應，氫氣失電子發生氧化反應電解反應為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，正極是氧氣參加反應，氧氣得到電子發生還原反應，電解反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）A．裝置X和Y實際上是存儲了部分太陽能電池產生的電能，太陽能電池利用光能轉化為電能可直接用于工作；馬達實現了電能與機械能的轉化；該系統中能量的最初來源是太陽能，故A正確；
B．在裝置X中，電解水生成H₂、O₂，實現了電能與化學能的轉化；但裝置X工作時電能不能完全轉化為化學能，故B錯誤；
C．裝置Y中的電極反應為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依據電極反應可知過程中的KOH的物質的量一直保持不變，故C正確；
D．系統工作中是太陽能轉化為電能，電能轉化為化學能，過程中是水的轉化反應關系應用，該系統能實現物質的零排放，保護了太空環境，故D正確；
故答案為：ACD；

點評：本題考查化學電源新型電池，題目難度中等，本題注意把握航天器能量儲存系統的工作原理，把握能量的轉化形式．