燃料电池的类型与习题.doc

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1、燃料电池的类型与相关习题燃料电池是一种不经过燃烧而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能的装置。近年来，燃料电池因其具有能量转换效率高、环境污染小、结构模块化等突出优点而受到普遍重视，得到了飞速发展。以电解质类型来区分，目前的燃料电池主要有以下几种类型：碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。一、碱性燃料电池碱性燃料电池的电解质为浓氢氧化钾的水溶液，将OH－从阴极输送到阳极。其工作温度为8

2、0℃左右，且对CO2非常敏感（电解质能与CO2反应），所以只能用纯氧气作为氧化剂。例1、我国经济发展对能源的需求与日俱增。一种新型燃料电池是将两根特制电极插入氢氧化钾溶液中，然后从两极分别通入甲烷和氧气，其电极反应为：X极：CH4+10OH－—8e-=CO32－+7H2OY极：4H2O+2O2+8e-=8OH－（1）指出该电池的正极：；（填X极或Y极）（2）在标准状况下，通入5.6L甲烷，完全反应后有mol电子发生转移；（3）该电池的电解质溶液的PH变化是（升高、降低、不变）。二、磷酸型燃料电池磷酸型燃

3、料电池的电解质是磷酸溶液，将H+从阳极传送到阴极，工作温度在200℃左右。磷酸型燃料电池对CO2不敏感（电解质不与CO2反应）。与其它燃料电池相比，磷酸型燃料电池由于工作温度低、不需用纯氧而能实现低成本运营，是最早投入工业化发电的燃料电池。例2、某航天技术上使用的氢—氧燃料电池具有高能、轻便、无污染、廉价等优点。它使用的电解质溶液为一种强酸，电池总反应方程式为：2H2+2O2=2H2O。该电池的电极反应式为：正极_________________________；负极__________________

4、_______。三、固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池以氧化钇—氧化锆固体为电解质，这种固体电解质在高温下(1000℃)能将O2－从阴极运送到阳极，由于工作温度很高，因此这种燃料电池的电解质连同其他组件都由陶瓷材料制成。例3、固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2－）在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（）①有O2参加反应的a极为电池的负极②b极对应的电极反应为：H2—2e－＋O2－=H2O③a极

5、对应的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－④该电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2OA．③④　　B．②③　　C．②④　　D．①②一、熔融盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池以复合碳酸盐为电解质，通过CO32-从阴极向阳极的流动,进行物质和电荷的传递。由于CO32-不断地从阴极输送到阳极，因此阴极需要补充CO2，工作温度约在650℃。例4、一种新型熔融盐燃料电池以Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2的混合气体，制作650℃时工作的燃料电池，其电池总反

6、应是2CO+O22CO2。则下列说法中正确的是（）A．通CO的一极是电池的正极B．负极电极反应是：O2+2CO2+4e—=2CO32—C．熔融盐中CO32—的物质的量在工作时保持不变D．正极发生氧化反应二、质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池的电解质为固体聚合物薄膜，此膜加湿后可将质子(H+)从阳极传送到阴极。其工作温度为80～100℃。例5、如图是某笔记本电脑所用的新型甲醇燃料电池结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：2C

7、H3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法中正确的是()A．左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇B．右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气C．电池负极的反应式为：CH3OH+H2O－6e－=CO2+6H+D．电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－答案：例1、（1）Y极；（2）2；（3）降低。例2、（1）O2+4H++4e-=2H2O；（2）2H2+4e-=4H+。例3、C例4、C例5、AC