氢氧熔融碳酸钾燃料电池方程式
负极:H2– 2e- + 2OH—→2H2O (氧化反应)
正极:O2 + H2O + 4e→ OH—(还原反应)总反应方程式 2H2 + O2 → 2H2O
一、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入 O2, 总反应为:2H2 + O2 === 2H2O 电极反应特别要注意电解质,有下列三种情况:
1.电解质是KOH溶液(碱性电解质) 负极发生的反应为:H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以: 负极的电极反应式为:H2 – 2e- + 2OH- === 2H2O 正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- === 2O2- ,O2- 在碱性条件下不能单独存在,只能结合H2O生成OH-即:2O2- + 2H2O === 4OH- ,因此, 正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e- === 4OH- 。
2.电解质是H2SO4溶液(酸性电解质) 负极的电极反应式为:H2 +2e- === 2H+ 正极是O2得到电子,即:O2 + 4e- === 2O2- ,O2- 在酸性条件下不能单独存在,只能结合H+生成H2O即:O2- + 2 H+ === H2O,因此 正极的电极反应式为:O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ,2O2- + 4H+ === 2H2O)
3. 电解质是NaCl溶液(中性电解质) 负极的电极反应式为:H2 +2e- === 2H+ 正极的电极反应式为:O2 + H2O + 4e- === 4OH-
说明: 1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3.中性溶液反应物中无H+ 和OH- 4.水溶液中不能出现O2-
如电解质是氢氧化钠溶液,则氢离子会与氢氧根反应生成水,故负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O
氧负离子会与水反应生成氢氧根,即O2+4e-+2H2O=4OH-
如电解质是稀硫酸溶液,则氢离子不会再反应,故负极反应为H2-2e--=2H+
氧负离子会与氢离子反应生成水,即O2+4e-+4H+=2H2O
如电解质是熔融Li2O,则氢离子会与氧负离子反应生成水,故负极反应为H2-2e-+O2-=H2O
氧负离子不会再反应,即O2+4e-=2O2-
熔融碳酸盐燃料电池电极反应式为:电池反应:O2+2H2→2H2O。阴极反应:O2+2CO2+4e-→2C03,阳极反应:2H2+2CO3→2CO2+2H20+4e。熔融碳酸盐燃料电池简称MCFC,是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池,其电解质是熔融态碳酸盐。
熔融碳酸盐燃料电池优点在于工作温度较高,反应速度加快对燃料的纯度要求相对较低,可以对燃料进行电池内重整,不需贵金属催化剂,成本较低。采用液体电解质,较易操作。熔融碳酸盐燃料电池电解质为熔融碳酸盐,一般为碱金属Li、K、Na、Cs的碳酸盐混合物,隔膜材料是LiAiO2,正极和负极分别为添加锂的氧化镍和多孔镍。
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