燃料电池原理
燃料电池是一种能量转化设备，它是按电化学原理，即原电池作业原理，等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，因而实践进程是氧化复原反响。燃料电池主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子，电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场效果下，经过电解质迁移到阳极上，与燃料气反响，构成回路，发作电流。一起，因为自身的电化学反响以及电池的内阻，燃料电池还会发作必定的热量。电池的阴、阳南北极除传导电子外，也作为氧化复原反响的催化剂。当燃料为碳氢化合物时，阳极要求有更高的催化活性。阴、阳南北极一般为多孔结构，以便于反响气体的通入和产品排出。电解质起传递离子和别离燃料气、氧化气的效果。为阻挠两种气体混合导致电池内短路，电解质一般为细密结构。
燃料电池方程式常识汇总
燃料电池的电极反响（主要是负极的电极方程式）是一个难点。咱们知道，一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体）与氧气及电解质溶液一起组成的原电池，尽管可燃性物质与氧气在不同的电极反响，但其总反响方程式是可燃物在氧气中焚烧。
因为触及电解质溶液，所以焚烧产品或许还要与电解质溶液反响，再写出焚烧产品与电解质溶液反响的方程式，然后得到总反响方程式。因为在反响中氧气由0价变为－2价，所以肯定是O2得电子，即O2作氧化剂是正极，即可写出正极的电极反响式：O2+4e+2H2O=4OH_①（该反响式为常见的绝大多数燃料电池的正极反响式）。
若此刻电解质溶液为酸性，则反响进程能够理解为：正极上首先发作：O2+4e-=2O2-因为在酸性环境中很多存在H+故O2-会与H+结组成H20，故正极反响式应为：O2+4e-＋4H+＝2H2O②
若电解质为中性或碱性时，则正极反响式就仅仅①。此刻负极反响式就可由总电极方程式减去正极的电极方程式得到（留意要将方程式中的氧气抵消掉）。
（1）直接法书写电极反响式：（以氢氧燃料电池为例）
解析：H2、O2燃料电池中反响本质为：2H2+O2=2HO
电极上H2-2e-=2H+O2+4e-=2O2+
在不同环境中H+、O2-会与电解质发作不同的反响，故电极反响也相应不同：
①、酸性环境中：H+能安稳存在，O2-会与H+结组成H20，
负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O
②、碱性环境中：H+不能安稳存在会与OH-结组成水，而O2-也不能安稳存在会与水结合构成OH-
负极：2H2-4e-+4OH-=4H20正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
③、中性环境中：H+能安稳存在：02-会与H20结组成OH-：
负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+2H20+4e-=4OH-
④、在能传导O2-的固体电解质中：因为O2-能存在，而H+会与固体电解质中O2-结合构成水
负极：2H2-4e-+2O2-=2H2O正极：O2+4e-=2O2-
（2）加减法书写电极方程式：
由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新式手机电池。
解析：CH3OH+O2→CO2+H2O……①
但：CO2在碱性环境中不存在，会与OH-反响生成CO32-
CO2+2OH-=CO32-+H2O……②
故将①、②式进行叠加即为总反响：
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O……③
因为正极反响式为：O2+2H2O+4e-=4OH_……④因为电解质溶液为碱性，所以正极的产品不再进一步反响，则负极的反响式为总反响方程式减去正极的反响式得到：
2CH3OH+3O2＋4OH–3O2-6H2O-12e-=2CO32-+6H2O-12OH-
调整之后得（负极）：CH3OH＋8OH-－6e-＝CO32-＋6H2O
几种常见的燃料电池
一、氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一般是以慵懒金属铂（Pt）或石墨做电极资料，负极通入H2，正极通入O2，总反响为：2H2+O2=2H2O。电极反响特别要留意电解质，有下列三种状况：
1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）
负极发作的反响为：H2–2e-=2H+，2H++2OH-=2H2O，所以：负极的电极反响式为：H2–2e-+2OH-=2H2O；
正极是O2得到电子，即：2O2+4e-=2O2-，O2-在碱性条件下不能独自存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2-+2H2O=4OH-，因而，正极的电极反响式为：O2+H2O+4e-=4OH-。
2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）
负极的电极反响式为：H2–2e-=2H+
正极是O2得到电子，即：O2+4e-=2O2-，O2-在酸性条件下不能独自存在，只能结合H+生成H2O即：O2-+2H+=H2O，因而正极的电极反响式为：O2+4H++4e-=2H2O
3.电解质是NaCl溶液（中性电解质）
负极的电极反响式为：H2–2e-=2H+
正极的电极反响式为：O2+H2O+4e-=4OH-
阐明：
1.碱性溶液反响物、生成物中均无H+
2.酸性溶液反响物、生成物中均无OH-
3.中性溶液反响物中无H+和OH-
4.水溶液中不能呈现O2-
二、甲烷燃料电池
甲烷燃料电池以多孔镍板为南北极，电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反响生成K2CO3，所以总反响为：CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O。
负极发作的反响：CH4–8e-+8OH-=CO2+6H2OCO2+2OH-=CO32-+H2O，所以：
负极的电极反响式为：CH4+10OH-+8e-=CO32-+7H2O
正极发作的反响有：O2+4e-=2O2-和O2-+H2O=2OH-所以：
正极的电极反响式为：O2+2H2O+4e-=4OH-
阐明：把握了甲烷燃料电池的电极反响式，就把握了其它气态烃燃料电池的电极反响式。
三、甲醇燃料电池
甲醇燃料电池以铂为南北极，用碱或酸作为电解质：
1．碱性电解质（KOH溶液为例）
总反响式：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
正极的电极反响式为：3O2+12e-+6H2O=12OH-
负极的电极反响式为：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
2.酸性电解质（H2SO4溶液为例）
总反响：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
正极的电极反响式为：3O2+12e-+12H+=6H2O
负极的电极反响式为：2CH3OH-12e-+2H2O=12H++2CO2
阐明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理根本相同
四、铝–空气–海水电池
我国创始以铝–空气–海水电池作为动力的新式海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断被氧化而发作电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会宣布耀眼的白光。
电源负极资料为：铝；电源正极资料为：石墨、铂网等能导电的慵懒资料。
负极的电极反响式为：
4Al－12e－=4Al3+；
正极的电极反响式为：
3O2+6H2O+12e－=12OH－
总反响式为：4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3
阐明：铝板要及时替换，铂做成网状是为了增大与氧气的触摸面积。
