人教版高中化学选修4第四章《燃料电池》课件.ppt

1、 第四章第四章 电化学基础电化学基础燃料电池燃料电池化学人教版选修四化学人教版选修四工信部副部长辛国斌：“当前，许多国家纷纷调整发展战略，在新能源、智能网联产业加快产业布局，抢占新一轮制高点，一些国家已经制订了停止生产销售传统能源汽车的时间表。“目前工信部也启动了相关研究，也将会同相关部门制定我国的时间表，这些举措必将推动我国汽车产业发展的环境和动力发生深刻变化。”我国新能源汽车发展迅速，2 月 1 日，比亚迪在媒体答谢会上宣布了 2018 年的纯电动新车计划使用氢氧燃料电池动力 的法国产标致TAXI同济大学研制的燃料电池汽车超越3号我国自主研发的燃料电池车神舟六号燃料电池发电系统使用氢氧燃料

2、电池动力 的法国产标致TAXI同济大学研制的燃料电池汽车超越3号我国自主研发的燃料电池车神舟六号燃料电池发电系统复习巩固复习巩固根据氧化还原反应根据氧化还原反应Zn+Cu2+=Zn2+Cu（1）画出）画出Cu-Zn-CuSO4原电池装置图原电池装置图(双液原电池）双液原电池）（2）标上正负极）标上正负极（3）标上电子流动方向、离子的移动方向。）标上电子流动方向、离子的移动方向。（4）写出电极反应式，总电极反应式。）写出电极反应式，总电极反应式。负负 极极 正正 极极 氧化反应氧化反应还原反应还原反应 Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=Cu Zn+Cu2+=Zn2+Cu 半电池反应半电池反应

3、 半电池反应半电池反应e-I CuSO4Cu Zn ZnSO4盐桥盐桥(KCl)【盐桥的作用盐桥的作用】形成通路导电形成通路导电平衡电荷平衡电荷原电池原理（负氧正还）原电池的两极的材料原电池的两极的材料负极:活泼金属为负极活泼金属为负极正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；负氧正还负氧正还负极：氧化反应 失电子 电子流出 阴离子流向负极正极：还原反应 得电子 电子流入 阳离子流向正极据现象判断据现象判断质量减少的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极.燃料电池是利用氢气、天然气CH4、甲醇CH3OH等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的

4、化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代进入实用阶段。下面我们通过小组实验来探究氢氧燃料电池。大有发展前景的燃料电池思考与交流思考与交流1 11、运用原电池原理小组交流来描述氢氧燃料电池的工作原理。2、书写氢氧燃料电池的电极反应和总反应。3、燃料电池的优点和缺点。注意：1、制氢瓶中的液体严禁流入电池内。2、注意安全问题 3、仔细观察现象，如实记录。氢氧燃料电池 酸性电解质：负极：2H2-

5、4e-=4H+正极：O2+4H+4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O优点：能量转换率高、清洁、对环境友好缺点：体积较大、附属设备较多写出燃料电池电极反应思考与交流思考与交流2 2：若将电解质溶液改为碱性电解质（如氢氧化钠），电极反应如何书写？碱性介质负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O燃 料 电 池介质介质电池反应：2H2+=2H2O 酸性酸性负极负极正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-迁移运用：迁移运

6、用：若为固体电解质，电极反应如何书写？固体燃料电池介质电池反应：2H2+=2H2O 负极正极负极 正极2H2-4e-+2O2=2H2O O2+4e-=2O2 2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O 思考与交流思考与交流3 3：同样是氢氧燃料电池为什么反应不同，主要是什么影响的？电解质溶液中不同微粒对反应的影响，从微粒观微粒观和守恒观守恒观的角度思考问题（既配平时缺电荷要补充电解质中存在的微粒）（既配平时缺电荷要补充电解质中存在的微粒）若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，

7、所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应为_；通入氧气的一极为_，电极反应为_，总反应为_。负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O典型例题典型例题思考与交流思考与交流4:4:1、燃料电池负极通入什么气体？2、正极通入什么气体？不同燃料电池（相同电解质）正极反应是否有什么不同、3、总反应的本质反应实际相当于什么反应，怎么写？4、影响电极反应的主要是什么？燃料电池解题规律：燃料电池解题规律：1、负极通燃料，正极通氧气或其他氧化剂、负极通燃料，正极通氧气或其他氧化剂

8、。2、总反应就是燃烧反应、总反应就是燃烧反应(注意电解质的影响注意电解质的影响）3、不同电解质对电极反应的影响。、不同电解质对电极反应的影响。4、运用守恒观、运用守恒观（方程式配平的思想）和微粒观和微粒观（从微粒角度分析，如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）思考问题。课堂达标课堂达标1 1、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。关于以关于以KOHKOH为电解质的氢氧燃料电池叙述错误的是为电解质的氢氧燃料电池叙述错误的是（）A A、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能、氢氧燃料电池直接把热能转化为电能 B B

9、、电子从负极出发，沿导线流向正极、电子从负极出发，沿导线流向正极 C C、负极反应式为、负极反应式为H H2 2+2OH+2OH-2e-2e-=2H=2H2 2O O D D、电解质、电解质 KOHKOH的物质的量不发生变化的物质的量不发生变化A2、乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂,在200 左右时供电,电池总反应式为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O,电池示意图如下,下列说法中正确的是()A.电池工作时,质子向电池的负极迁移B.电池工作时,电流由b极沿导线流向a极C.a极上发生的电极反应是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+D.b极上发生的电极反应是2H2O+O2+4e

10、-=4OH-B3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是()A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应为:C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体11.2 LB4、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e正极反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2请同学们用思维导图对本节课重点知识做一下总结，组内交流完善。作业：请同学们课下及时整理复习并完成导学案的相关习题。