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燃料电池是1939年由英国科学家培根首先研制成功的，20世纪50年代后期特别是宇航事业的发展，使燃料电池的研究得到快速发展。美国阿波罗宇宙飞船上曾经使用过
燃料电池，该电池的生成物水还可以供宇航员饮用。当前人类为开辟新的能源，减少对环境的污染，正加紧对燃料电池的研制。
严格地讲，燃料电池属于一次性电池（少数也可充放电使用），但一般的一次性电池的正、负极活性物质是固体并放在电池内，用完后不能补充，容量较小，而燃料电池的活性物质是放在电池外储罐中的气体或液体，只要将气体或液体的活性物质源源不断地输入燃料电池中，电池就能连续发电。
燃料电池的负极通入燃料（如
、液化丙烷气、煤气等），燃料放出电子，发生氧化反应，电子经外电路传递到正极并通入的氧化剂气体（如
）结合，发生还原反应，两极之间靠电解质导电，从而构成回路产生电流。电极可用表面上沉积了催化剂的多孔碳电极，也可用多孔的Ni和Ni-NiO分别作负、正极，电极本身有催化性能。
根据电池中电解质的组成和特性对燃料电池可进行分类，见附表。
附表 几种常见的燃料电池
燃料电池是燃料在电池中直接氧化产生电能而不经过热能这一中间装置，故能量的转换率比普通火力发电高得多，转换率目前最高可达80%左右。普通火力发电，燃料燃烧时产生大量的烟尘和有害气体，对环境污染严重，而燃料电池所用的燃料，使用之前已经过了对有害物质的分离处理，基本不排放硫的氧化物和氮的氧化物，因此，对环境不造成或少造成污染。
目前，发达国家加大对燃料电池的研发力度，一种10 kW～20 kW的碱性燃料电池已成功地使用一航天飞机。在美国、日本还有若干示范性的
燃料电池发电站，但这类电池成本很高，气体净化要求也高，普遍推广使用还有困难，有待于通过研究降低其成本。
由于燃料电池具有化学能利用率很高且不污染环境的特点，因此燃料电池成为新型化学电源的研发焦点，同时也是近几年高考和化学竞赛命题的热点之一。下面具体介绍几道以燃料电池为背景的试题，通过分析，理清解决这类问题的基本思路与方法。
例1 （2000年理综第26题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因此受到重视，可用
的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与
的混合气为阴极助燃气，制得在 650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
电池反应式：____
阳极反应式：
阴极反应式：____
总电池反应式：____
解析：阳极发生CO的氧化反应，则阴极发生 的还原以应，阴极反应式为：
例2 （2005年天津高中毕业班质量调查题）据报道，最近摩托罗拉(MOTOROLA)公司研发了一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机的可充电的高效燃料电池，其能量是现有镍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用一个月才充电一次。假定放电过程中甲醇完全氧化产生的被充分吸收生成
。
(1)该电池反应的总离子方程式为____。
(2)甲醇在____极发生反应（填“正”或“负”），电池在放电过程中溶液的pH将____（填“上升”、“下降”或“不变”）；若有16 g甲醇蒸气被完全氧化产生电能，并利用该过程中释放的电能电解足量的
溶液（假设整个过程中能量总利用率为80%），则将产生标准状况下____L。
解析：正极发生还原反应：
例3 （2001年全国高中化学竞赛初赛12题）设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是 21世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了
晶体，它在高温下能传导
离子。回答如下问题：
(1)以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式是____。
(2)这个电池的正极发生的反应是____；负极发生的反应是____；固体电解质里的的移动方向是____；向外电路释放电子的电极是____。
(3)人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是____。
(4)你认为在
晶体里掺杂
代替晶体里部分的
对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？其可能的原因是什么？ ____。
(5)汽油燃料电池最大的障碍是氧化还原反应不完全而产生____会堵塞电极的气体通道。有人估计，完全避免这种副反应发生至少还需10年时间，这正是新一代化学家的历史使命。
解析：(1)电池的放电反应实际就是丁烷的完全烧烧反应：
(2)正极反应是电池反应物中氧化剂发生的还原反应：
由于负极需，所以，固体电解质里的的移动方向是向负极移动（或向阳极移动，或向通入汽油蒸气的电极移动）。向外电路释放电子的电极是负极（或阳极，或通入汽油蒸气的电极）。
(3)燃料电池直接把化学能转换成电能，所以能量利用率远远高于内燃机的能量利用率。
(5)汽油由于氧化不完全而产生的碳粒会堵塞电极的气体通道。
可见，上述试题以燃料电池知识为载体，主要考察电极与电子转移方向（或电流方向）的判断；电极与电池总反应式的书写；电池优缺点的评价及利用电子转移守恒进行有关计算等。