酸性氢氧燃料电池

实验目的

理解燃料电池的特点,会写酸性条件下氢氧燃料电池的电极反应式。

实验原理

负极:H₂ - 2e- = 2H+;正极:O₂ + 4H+ + 4e- = 2H₂O;总反应:2H₂ + O₂ = 2H₂O。氢气是还原剂,在负极被氧化;氧气是氧化剂,在正极被还原。

实验器材

• 酸性电解质溶液
• 负极电极(通入氢气)
• 正极电极(通入氧气)
• 氢气
• 氧气
• 外电路与用电器

实验步骤

1. 确认通氢气的电极为负极,通氧气的电极为正极。
2. 观察电子由负极经外电路流向正极。
3. 观察 H+ 在溶液中向正极移动。
4. 写出两极反应式,验证相加后得到总反应。
5. 计算消耗一定量氢气时转移的电子数。

实验现象与结论

回路中产生电流,用电器工作,反应只生成水。每消耗 1 mol H₂ 转移 2 mol 电子,消耗 0.5 mol O₂。结论:只要持续通入燃料和氧化剂,电池就能持续供电。

注意事项

• 氢气易燃易爆,真实实验须严禁明火。

常见问题

燃料电池与普通干电池有什么区别?

燃料电池的反应物从外部连续通入,电极本身不消耗;普通干电池的活性物质在电池内部用完即止。

每消耗 1 mol H2 转移多少电子?

转移 2 mol 电子,同时消耗 0.5 mol O₂。