兰建祥

随着新型电池尤其是燃料电池的日益广泛应用，高考对新型电池的关注和考查也是经久不衰，其中电极反应式的书写是考生最重要的失分点。本文根据电解质的不同，归类分析了如何书写常见燃料电池的电极反应式，借此突破教学难点。

一、燃料电池的类型

燃料电池按燃料状态可分为液体型（如甲醇、乙醇、甲苯、汽油、柴油等）和气体型（如氢气、天然气、乙烷、丙烯、丁烷、肼等），按工作温度可分为低温型（低于200℃）、中温型（200℃～750℃）和高温型（高于750℃）；按电解质类型可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等五种。

常见各种燃料电池列于表1。

表1

类型碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池质子交换膜燃料电池

电解质KOHH3PO4碳酸盐质子交换膜复合氧化物（ZrO2-Y2O3）

传导离子OH-H+CO2-3H+O2-

电极阳极多孔镍多孔质石墨（Pt作催化剂）多孔质镍多孔质石墨或镍（Pt作催化剂）Co-ZrO2或Ni-ZrO2

阴极银多孔质石墨（Pt作催化剂）多孔NiO（掺锂）多孔质石墨或镍（Pt作催化剂）添加Sr的LaMnO3

工作温度/℃50～250180～210620～660800～100025～100

燃料纯氢煤气、天然气、甲醇、氢气等煤气、天然气、甲醇、氢气等等 煤气、天然气、甲醇、氢气等氢气、重整氢、甲醇等

氧化剂纯氧空气空气空气纯氧或空气

发电效率70%高于40%60%～85%60%～85%32%～37%

二、电极反应式的书写规律

燃料电池虽然种类多样，但其基本结构类似：电极材料一般是惰性电极，具有很强的催化能力，如铂电极、活性炭电极等；还原剂（燃料）在负极反应，氧化剂（氧气或空气）在正极反应，其组成可表示为：（-）燃料│电解质│O2（+）。……