燃料电池原理，燃料电池原理方程式

很多朋友对燃料电池原理，燃料电池原理方程式不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

燃料电池原理燃料电池是一种能量转换装置，根据电化学原理，即原电池的工作原理，直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能，所以实际过程是氧化还原反应。燃料电池主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外电路。燃料气体和氧化气体分别从燃料电池的阳极和阴极引入。燃料气体在阳极释放电子，电子通过外电路传导到阴极，与氧化气体结合产生离子。

在电场的作用下，离子通过电解质迁移到阳极，与燃气反应形成回路，产生电流。同时，由于自身的电化学反应和电池的内阻，燃料电池也会产生一些热量。电池的阳极和阴极不仅传导电子，还充当氧化还原反应的催化剂。当燃料是碳氢化合物时，要求阳极具有较高的催化活性。阴极和阳极通常是多孔结构，以便于引入反应气体和排出产物。

电解质起到离子传递和分离燃料气体和氧化气体的作用。为了防止两种气体混合造成电池内短路，电解液通常为致密结构。

很难概括燃料电池的电极反应(主要是负极的电极方程)。我们知道，最常见的燃料电池是由可燃物质(主要是可燃气体)、氧气和电解质溶液组成的原电池。虽然可燃物质与氧气在不同的电极上反应，但总的反应方程式是可燃物质在氧气中燃烧。

因为涉及到电解质溶液，燃烧产物可能要和电解质溶液反应，然后写出燃烧产物和电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。由于反应中氧的化合价从0变为-2，所以得到电子的一定是O2，即作为氧化剂的O2是正极，正极的电极反应式可以写成：O24e H2O=4oh _(这个反应式是大多数燃料电池常用的正极反应式)。

如果此时电解质溶液呈酸性，反应过程可以理解为：o4e-=2o 2-O2-会与H结合生成h2o因为酸性环境中有大量的H，所以正反应式应为o4e-+4h=2h2o如果电解质呈中性或碱性，正反应式只有。这时，总电极方程式减去正电极方程式就可以得到负反应方程式(注意要抵消掉方程式中的氧)。(1)直接写出电极反应式：(以氢氧燃料电池为例)

解析：H2、O2燃料电池中反应的本质是：电极上的2H2O2=2H2-2e-=2H24e-=2O2。在不同的环境中，H和O2-会与电解液发生不同的反应，因此电极反应也不同：在酸性环境中，H可以稳定存在，O2-会与H结合生成H2O。负极：2H2-4e-=4H正极：O2 4H 4e-=2H2O。在碱性环境中：H不能稳定存在，会与OH-结合生成水，而O2-不能稳定存在，会与水结合生成OH-负极：2h2-4e-4oh-=4h2o正极：O22H2O 4e-=4OH-

在中性环境中：H能稳定存在：02-会与H2O结合形成OH-:负极：2 H2-4e-=4H；正极：O22h 204e-=4OH-；在能传导O2-的固体电解质中：O2-可以存在，H会与固体电解质中的O2-结合形成水负极：2h2-4e-2o2。分析：CH3OH O2 CO2H2O.但是：CO2在碱性环境中不存在，会与OH-反应生成CO32-

Co2OH-=CO32-H2O.因此，总反应是式和式的叠加：2ch3O3o2o4oh-=2co32-6H2O.因为正反应式为：O22h2o 4 e-=4oh _.由于电解质溶液呈碱性，正极的产物不会进一步反应。那么负极的反应式就是总反应方程式减去正极的反应式：2ch 3o 3 o 2+4oh-3 O2-6H2O-12e-=2co 32-6H2O-12oh-调整后负极为：ch3oh+8oh-6e-=CO32-+6H2O。

几种常见的燃料电池一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般采用惰性金属铂(Pt)或石墨作为电极材料，负极通入H2，正极通入O2。总反应为：2H2 O2=2H2O。电极反应要特别注意电解质，有以下三种情况：1。电解液为KOH溶液(碱性电解液)，在负极的反应为H22e-=2h，2H 2OH-=2H2O，因此负极的电极反应式为H22e-2OH-=2H2O；

阳极是O2获得电子，即2O2 4e-=2O2-，在碱性条件下不能单独存在，只能与H2O结合生成OH-，即2O2- 2H2O=4OH-，所以阳极的电极反应式为：02H24e-=4OH-。2.电解液是H2SO4溶液(酸性电解液)。负极的电极反应式为H22e-=2h。正极是O2得到电子，即o4e-=2o 2-。O2-在酸性条件下不能单独存在，只能与H结合生成H2O，即O2- 2H=H2O。因此，正极的电极反应式为o4h4e-=2H2O。

3.电解液是NaCl溶液(中性电解液)。负极的电极反应式为：H22e-=2h。正极的电极反应式为：O2H2O 4e-=4OH-说明：1。在碱性溶液中反应物和产物中没有H2。酸性溶液反应物，产物中没有OH-3。中性溶液中没有H和OH-4。O2-二、不能出现在水溶液中。多孔镍板用作甲烷燃料电池的两极，电解质溶液为KOH。生成的CO2会与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为：CH4 2koh2o2=K2CO3H2O。

负电极反应式为CH48e-8OH-=co 26 H2O CO2OH-=CO32-H2O，所以负电极反应式为CH4 10OH- 8e-=CO32- 7H2O，正电极反应式为O22H。三、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极，以碱或酸为电解质：1。碱性电解液(以KOH溶液为例)。

总反应式：2ch3O3o24koh=2k2co36H2O正极的电极反应式为：3O2 12e- 6H2O=12OH-负极的电极反应式为：CH3OH-6e- 8OH-=CO32- 6H2O2。酸性电解质(以H2SO4溶液为例)的总反应为：2ch3O3o2=2co4h2o。12e- 12H=6H2O负极的电极反应式为2CH3OH-12e- 2H2O=12H 2CO2，说明乙醇燃料电池和甲醇燃料电池的原理基本相同。

四、铝-空气-海水电池是我国第一种新型海水标志灯，以铝-空气-海水电池为能源，以海水为电解液，依靠空气中的氧气不断氧化铝产生电流。只要把灯放在海里几分钟，它就会发出耀眼的白光。电源负极材料为铝；电源阳极材料为石墨、铂网等导电惰性材料。负极的电极反应式为4al-12e-=4al 3；正极的电极反应式为：3o2h2o12e-=12oh-

总反应式为4Al 3 o 26H2O=4Al(OH)3。说明：铝板要及时更换，做铂金网增加与氧气的接触面积。

以上知识分享希望能够帮助到大家！