Question

(共8分)燃料電池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）與氧氣反應，將反應產生的化學能轉變為電能的裝置，通常用氫氧化鉀作為電解質溶液。完成下列關于甲烷（CH₄）燃料電池的填空：
（1）已知燃料電池的總反應式為CH₄ + 2O₂ + 2KOH ="=" K₂CO₃ + 3H₂O，電池中有一極的電極反應為CH₄ + 10 OH^- - 8e^- ==  CO^2-₃ + 7H₂O，這個電極是燃料電池的        （填“正極”或“負極”），另一個電極上的電極反應式為：                                    
（2）隨著電池不斷放電，電解質溶液的堿性          （填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）通常情況下，甲烷燃料電池的能量利用率          （填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃燒的能量利用率。

Answer 1

（1）負極；   2O₂+4H₂O+8e^-==8OH^-  （2）減小      （3）大于

（1）原電池中負極失去電子，發生氧化反應，正極得到電子，發生還原反應。所以甲烷在負極通入，氧氣在正極通入。由于溶液中電解質是氫氧化鉀，所以正極反應式是
2O₂+4H₂O+8e^-==8OH^-。
（2）根據總的反應式可知，在反應過程中是消耗氫氧化鉀的，所以溶液的堿性是降低的。
（3）燃料電池的硫利用率要大于甲烷直接燃燒的能量利用率。