Question

燃料电池是利用燃料（如CO、H₂、CH₄等）与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷（CH₄）燃料电池的填空：
（1）已知燃料电池的总反应式为CH₄ + 2O₂ + 2KOH = K₂CO₃ + 3H₂O，电池中有一极的电极反应为CH₄ + 10 OH^- - 8e^- =  CO^2-₃ + 7H₂O，这个电极是燃料电池的________（填“正极”或“负极”），另一个电极上的电极反应式为：________
（2）随着电池不断放电，电解质溶液的碱性________（填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）通常情况下，甲烷燃料电池的能量利用率________（填“大于”、“小于”或“等于”）甲烷燃烧的能量利用率。

Answer 1

负极    2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-    减小    大于
（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，正极得到电子，发生还原反应。所以甲烷在负极通入，氧气在正极通入。由于溶液中电解质是氢氧化钾，所以正极反应式是
2O₂+4H₂O+8e^-=8OH^-。
（2）根据总的反应式可知，在反应过程中是消耗氢氧化钾的，所以溶液的碱性是降低的。
（3）燃料电池的硫利用率要大于甲烷直接燃烧的能量利用率。