Question

今有2H₂+O₂2H₂O反應，構成燃料電池，該燃料電池是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領域。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性炭電極等。該電池以H₂為燃料，O₂為氧化劑，可用酸性電解質(如稀硫酸)，也可用堿性電解質(如KOH)，還可用固體氧化物作電解質(如ZrO₂ 、Y₂O₃等)。

(1)當用酸性電解質時，電極反應式為：負極：__________，正極：__________。

(2)當用堿性電解質時，電極反應式為：負極：__________，正極：__________。

(3)用固體氧化物作電解質時，電極反應式為：負極：__________，正極：__________。

(4)如把H₂改CH₄ ，KOH作導電物質，則電極反應式為：負極：__________，正極：__________，總反應式：__________________________________________________________。

Answer 1

(1)2H₂-4e^-4H⁺  O₂+4H⁺+4e^-2H₂O

(2)2H₂+4OH^--4e^-4H₂O  O₂+2H₂O+4e^-4OH^-

(3)2H₂-4e^-+2O^2-2H₂O  O₂+4e^-2O^2-

(4)CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O  2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-

CH₄+2O₂+2KOHK₂CO₃+3H₂O

解析：考查氫氧燃料電池的相關知識，2H₂+O₂2H₂O.

(1)用酸性電解質時，負極：2H₂-4e^-4H⁺

正極：O₂+4H⁺+4e^-2H₂O

(2)用堿性電解質時，負極：2H₂+4OH^--4e^-4H₂O

正極：O₂+2H₂O+4e^-4OH^-

(3)用固體氧化物作電解質時，負極：2H₂+2O^2--4e^-2H₂O

正極：O₂+4e^-2O^2-

(4)CH₄、O₂、KOH構成的燃料電池，負極：CH₄+10OH^--8e^-+7H₂O，正極：2O₂+4H₂O+8e^-8OH^-，總反應式：CH₄+2O₂+2KOHK₂CO₃+3H₂O.