有机物做燃料电池的电极反应式怎样书写

Question

有机物做燃料电池的电极反应式怎样书写

Answer 1

有机物做燃料电池的电极反应式的书写
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^+== 4H2O
（2）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 CO3^2-
（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^-= 2O^2-
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：
 若负极通入的气体为CH4、CH3OH、C2H5OH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：
酸性溶液负极：CH3OH - 6e^-+ H2O == CO2↑ + 6H^+
碱性溶浚中负极：CH3OH - 8e^- + 10OH^- == CO3^2-+ 7H2O
甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为两极：
1、碱性电解质（KOH溶液为例）
总反应：2CH3OH + 3O2 +4KOH = 2K2CO3 + 6H2O
  正极：3O2+12e^-+ 6H₂0=12OH^-
  负极：CH3OH -6e^-+8OH^-  = CO3^2- + 6H2O
2、 酸性电解质（H2SO4溶液为例）
总反应:2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O
正极：3O2+12e^-+12H^+= 6H2O
负极：2CH3OH-12e^-+2H2O = 12H^++2CO2
3、中性电解质（NaCl溶液为例）
总反应:2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O
负极：2CH3OH + 2H2O - 12e^- = 2CO2 + 12H^+
      正极：3O2 + 12H^+ + 12e^- = 6H2O
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,
  1、碱性电解质（KOH溶液为例）
  总反应为：CH4 + 2KOH+ 2O2= K2CO3 + 3H2O. 
     负极：CH4 + 10 OH^-– 8e^-=  CO3^2- + 7H2O    
 正极：O2 + 2H2O + 4e^-= 4OH^-
2、酸性电解质（ H2SO4溶液为例）
总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O  
正极：2O2 +8e^- +8H^+ =4H2O
   负极：CH4 +2H2O-8e^-=CO2 +8H^+
3、中性电解质（NaCl溶液为例）
总反应：CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O  
    正极：2O2 +8e^- +4H2O=8OH^-    负极：CH4 +2H2O-8e^-=CO2 +8H^+
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