归纳与整理优秀教案设计

燃料电池

授课教师：钟丽琴

班级：高二（6）班

时间：2017年12月19日

【教学目标】

知识与技能

1.了解燃料电池的原理及分类

2.掌握

燃料电池的电极反应式的书写规律

3.通过燃料电池的学习，提高学生对规律掌握能力

过程与方法：

通过和一次电池二次电池的对比、举例、归纳，让学生掌握燃料电池的原理和电极反应式的书写

情感态度与价值观

通过燃料电池的学习，让学生了解科学的发展，加深对原电池原理的认识，树立能源节约意识和环境保护意识

【教学重难点】燃料电池电极反应式的书写规律

【教学过程】

一.燃料电池

1.原理：利用

原理连续地将

和

的

直接转化为电能。

2.电极：惰性电极（Pt）

3.负极反应物：燃料：H2、烃（CH4等）、N2H4、CH3OH、NH3、煤气等液体或气体

正极反应物：氧化剂（O2等）

4.电解质：①酸性电解质溶液（H2SO4）

②碱性电解质溶液（NaOH等）

③固体氧化物（Y2O3、ZrO2）

④熔融的碳酸盐（Na2CO3）

5.燃料电池的分类：常见的燃料电池有①酸性燃料电池

②碱性燃料电池

③固体氧化物燃料电池

④熔融碳酸盐燃料电池

6.和其它电池的区别：

①电极材料本身

氧化还原反应

②燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断被排除

7.优点：能量转化率高（超过80%），产物环保无污染

交流与讨论：

燃料电池正负极如何判断？

负极：

正极：

二、燃料电池电极反应式的书写

1

第一步：写出总反应式

燃料电池的总反应与燃料燃烧反应一致（但是条件不是点燃），若产物和电解质反应则总反应为加合后的反应。例如：

①氢氧燃料电池的总反应：

②甲烷燃料电池（电解质为H2SO4）的总反应为：

③甲烷燃料电池（电解质为KOH碱性溶液）的总反应为

CH4+2O2=CO2+2H2O --------①

CO2+2KOH=K2CO3+H2O------②

总的离子反应为①+②

：

【练习1】甲醇（CH3OH）酸性（H2SO4）、碱性（KOH）燃料电池的电池反应

第二步：写出电池的正极反应式

根据燃料电池的特点：一般在正极上发生还原反应的物质都是O2（助燃剂）。随着电解质的不同，其电极反应有所不同，其实我们只需要熟记4种情况就可以。

①酸性电解质溶液下的电极反应式：

②碱性电解质溶液下的电极反应式：

④熔融碳酸盐（K2CO3）：

第三步：方法①根据电池总反应和正极反应式写出电池的负极反应式，

即负极反应式=总反应-正极反应式

（注意：两个反应式相减要消去正极的氧化剂O2）

方法②列物质，配电子→选离子，调电荷→巧用水，平原子

.【练习2】酸性（H2SO4）、碱性（KOH）甲烷燃料电池的负极反应

.

【练习3】酸性（H2SO4）、碱性（KOH）甲醇燃料电池的负极反应

【练习4】某种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O2-在其间通过。该电池工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。则下列判断错误的是（

）

A .a极为电池负极，电极反应为：O2+4e-═2O2-

B. 有CH4放电的b极为电池的负极

C. 该电池的总反应为：CH4+2O2=2H2O+CO2

D. b极对应的电极反应为：CH4-8e-+4O2-═CO2+2H2O .

2 ③固体电解质（高温下可以传导O2－）：

【练习5】熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式: 负极反应式:

,

正极反应式:

总电池反应式:

【板书设计】

一、原理：利用原电池原理连续将燃料和氧化剂的化学能转化为电能

二、燃料电池电极反应式的书写：

1. 写总反应

2. 写正极反应

3. 方法①负极反应式=总反应式-正极反应式

方法②列物质，配电子→选离子，调电荷→巧用水，平原子

课堂练习

1.右图是甲烷燃料电池原理示意图，电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧， 则下列说法正确的是（ ）

．．①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole

②负极上CH4失去电子，电极反应式为

CH4 + 10OH-8e

= CO32+ 7 H2O －－－－③负极上是O2获得电子，电极反应式为

O2＋2H2O＋4e===4OH－－

④电池放电后，溶液的pH不断升高

A. ①②

B. ①③

C. ①④

D. ③④

2. 右图是甲醇燃料电池的结构示意图，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，电池的总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。则下列说法不正确的是．．．

(

) A．左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇

B．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e===4OH

C．负极反应式为：CH3OH＋H2O－6e===CO2＋6H

D．该电池提供1 mol e，消耗氧气0.25 mol

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