CN103548192A-固体氧化物燃料电池的电阳极还原-公开

微生物燃料电池的意义

1.研究目的微生物燃料电池是一种利用微生物作为催化剂，将燃料中的化学能直接转化为电能的生物反应器。本文通过一定室型MFC反应器，选择最优的电极材料，并对电极间距，电极面积进行参数调整，进一步对反应器构型，循环流速，膜结构和反应条件进行优化，提高微生物燃料电池的输出功率。 2.研究意义微生物燃料电池（Microbial fuel cell, MFC）是基于传统的燃料电池（Fuel cell, FC）与微生物相结合发展起来的由阴阳两极及外电路构成的装置。在MFC系统内，微生物通过新陈代谢氧化有机物后将电子胞外传递给阳极，电子再通过外电路到达阴极从而产生电能。从MFC的构成来看，阳极作为产电微生物附着的载体，不仅影响产电微生物的附着量，而且影响电子从微生物向阳极的传递，对提高MFC产电性能有至关重要的影响。因此，从提高MFC的产电能力出发，选择具有潜力的阳极材料开展研究，解析阳极材质和表面特性对微生物产电特性的影响，对提高MFC的产电能力具有十分重要的意义。在MFC中，高性能的阳极要易于产电微生物附着生长，易于电子从微生物体内向阳极传递，同时要求阳极内部电阻小、导电性强、电势稳定、生物相容性和化学稳定性好。目前有多种材料可以作为阳极，但是各种材料之间的差异，性对电池性能的影响并没有得到深入的研究。以及各种阳极特阳极厚度对填料型微生物燃料电池产电性能的影响（清华，钟登杰，小论文）作为一种新型的清洁能源生产技术,MFC在产电的同时还能处理废水、去除硫化氢、产氢和修复地下水。与传统的废水处理工艺相比,MFC产泥量少、不产生甲烷,从而节省污泥和气体处理费用。但MFC的产电功率密度低,与氢氧燃料电池相比,差3~4个数量级。为了提高MFC的产电功率和处理废水的效率,目前的研究主要集中在产电微生物筛选和MFC结构优化两个方面。对于优化MFC结构,可以通过优化阳极、阴极和质子膜材料,提出新型的MFC结构和运行方式等来实现。微生物燃料电池处理有机废水过程中的产电特性研究（哈工，尤世界，博士论文） MFC是一个新生事物，该项技术具有废水处理和电能回收的双重功能，它的出现是对传统有机废水处理技术和观念的重大革新，目前正在引起世界范围内的广泛关注，日渐成为环境科学与工程和电化学领域一个新的研究热点。尤其是在能源供需矛盾日益突出，环境污染日益严重的今天，MFC更显示出其它技术无法比拟的优越性。MFC技术一旦实现产业化，将会使废水处理技术发生一次新的革命，产生不可估量的社会、环境和经济效益。但是由于受到技术和经济方面等众多因素的限制，MFC离实际工程应用的距离还很遥远，相关研究刚刚起步，目前正处于可行性探索和基础研究阶段。本课题正是在这一背景下提出的。由于功率密度低，材料造价昂贵，反应器型式的不确定，有关MFC的研究目前主要停留在实验室的规模和水平上，很难实现商业化应用。因此，为了进一步提高MFC的产电功率密度，降低系统的基础和运行费用，研发适合废水处理工艺特点的MFC结构型式，为进一步的研究提供切实可行的依据与支撑，促进该项技术早日应用于有机废水处理的工程实践，需要在现有研究水平的基础上充分把握MFC研究中多学科交叉的特点，开展MFC的电化学特性和有机物降解特性的基础研究；弄清阳极特性对MFC性能的影响及阴极电子受体在MFC功率密度提高中起到的重 1

实验五氧化还原反应与电极电势(精)

实验五氧化还原反应与电极电势一、实验目的 1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。 2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。 3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。 4、通过实验了解原电池的装置。二、实验原理氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即φ氧化剂-φ还原剂﹥0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电极电势之差：E = φ正-φ负。根据能斯特方程：其中[氧化型]/[还原型]表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质浓度幂次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势φ值必定发生改变，从而引起电动势E将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。三、仪器和药品仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿，U形管药品：2 mol·L-1 HCl，浓HNO3， 1mol·L-1 HNO3，3mol·L-1HAc，1mol·L-1 H2SO4，3mol·L-1 H2SO4，0.1mol·L-1 H2C2O4，浓NH3·H2O（2mol·L-1），6mol·L- 1NaOH，40%NaOH。 1mol·L-1 ZnSO4，1mol·L-1 CuSO4，0.1mol·L-1KI，0.1mol·L-

固体氧化物燃料电池

目录 1引言 (2) 1.1燃料电池的概念及特点 (2) 1.2固休氧化物燃料电池 (4) 1.2.1固休氧化物燃料电池的结构类型及其特点 (4) 1.2.2 SOFC工作原理 (5) 2固体燃料电池多物理场模拟 (6) 2.1控制方程 (6) 2.1.1动量守恒方程 (6) 2.1.2能量守恒方程 (6) 2.1.3质量守恒方程 (6) 2.1.4导电方程 (7) 2.2物理模型 (7) 2.3数学模型 (8) 2.3.1气体输运控制方程 (8) 2.3.2导电控制方程 (8) 2.4边界条件 (9) 3结果与讨论 (11) 3.1电势分布 (12) 3.2不同阳极厚度燃料电池的浓度分布 (12) 3.2.1不同阳极厚度燃料电池的电势分布 (14) 3.3阴极厚度对燃料电池性能影响 (15) 3.4连接体宽度变化对浓度、电势分布的影响 (18) 4 结论 (19)

固体氧化物燃料电池仿真摘要燃料电池是将化学反应的化学能直接转变为电能的装置。和传统的热机相比,燃料电池具有更高的电效率,并且燃料电池是一种环境友好的发电方式。固体氧化物燃料电池(SOFC)属于高温燃料电池,除具有燃料电池的一般特点外,其高温排气也可以进一步加以利用。本文建立了描述平板式SOFC的物理数学模型,使用多物理场耦合模拟软件Comsol对其进行模拟计算。通过改变阳极和阴极厚度、连接体rib宽度等，研究其对固体氧化物燃料电池内燃料浓度、电势分布等的影响。模拟结果显示：当燃料沿燃料通道方向流动未出现低燃料浓度区或产物浓度区时，电池电势在燃料流动方向上变化不大；阳极厚度的增加对反应物在垂直于燃料流动方向的分布几乎没有影响，随着阳极和阴极厚度及连接体宽度的增加，燃料电池的性能更好。本模拟可以为燃料电池的设计提供参考。关键词：固体氧化物燃料电池Comsol 1引言随着全球工业化的加速及人们生活水平的不断提高,人类对能源的需求持续增长。目前全球能源的大部分来自化石燃料的燃烧过程，全世界对化石燃料利用的持续增长导致了温室气体排放的增加,美国能源部预计,2015年全球的排放量要比1990年增加60%;燃料燃烧过程产生的氮氧化物,硫氧化物,未燃尽的碳氢化合物等是主要的大气污染物。因此,解决能源需求的增长和由此造成的环境问题的关键就是改善能源结构问题,研究开发清洁能源技术。而燃料电池技术正是符合这一需求的高效洁净能源。 1.1燃料电池的概念及特点燃料电池是把化学反应的化学能直接转化为电能的装置。与传统的发电方式相比较,关键的区别是燃料电池的能量转化过程是直接的。燃料电池需要清洁的

3 氧化还原与电化学

3 氧化还原与电化学一、实验目的 1.了解原电池的组成及其电动势的粗略测定； 2.认识浓度、介质的酸碱性对氧化还原的影响； 3．认识一些中间价态物质的氧化还原性； 4.了解电化学腐蚀的基本原理及其防止的方法。二、实验原理 1.原电池组成和电动势利用氧化还原反应产生电流的装置叫做原电池。原电池负极氧化反应正极还原反应正负极间必须用盐桥连接。原电池电动势应为 2.浓度、介质对电极电势和氧化还原反应的影响（1）浓度对电极电势的影响例如：（2）介质的酸碱性对电极电势的影响例如： (a) 2Zn e -2Zn +=22Cu e Cu ++=E E ??=正 - 负 22Zn e Zn +-=2220.059 Zn /Zn Zn /Zn lgc(Zn )2+θ++?=?+ 32C 1O 6H 6e C 13H O -+- +++? 1.45V θ?=3 3 63 C1O /C1C1O /C1[c(C1O )/c ][c(H )/c ]0.0591g 6[c(C1)/c ] - - -- - +-=+θθθ ??

(b) (c) (d) 3．物质的氧化还原性例如 4.电化学腐蚀及其防止吸氧腐蚀阳极阴极差异充气腐蚀表面处高大，为阴极；深处低，小，为阳极。防腐蚀可用牺牲阳极法、外加电流法、缓蚀剂法。乌洛托品（六次甲基四胺）可作钢铁在酸性介质中的缓蚀剂。三、仪器和药品 1.仪器直流伏特计（0~3 V ）（公用）盐桥（公用）① 242MnO 8H 5e Mn 4H O -++ +++?22448 42MnO /Mn MnO /Mn [c(MnO )/c ][c(H )/c ]0.0591g 5[c(Mn )/c ] -+-+ -θ+θθ +θ?=? +422MnO 2H O 3e MnO (s)4OH -- +++?MnO /MnO 4 2 4 2 44 MnO /MnO [c(MnO )/c ]0.0591g 3[c(OH )/c ]---θ θ -θ?=?+()244MnO e MnO --????→+←????强碱介质224 444 42MnO /MnO MnO /MnO 4[c(MnO )/c ]0.0591g [c(MnO )/c ] -----θ θ -θ?? +?2242PbS 4H O HAcPbSO ()4H O +↓+白色2422222MnO 6H 5H O 2Mn 5O 8H O -++ ++=++2Fe Fe 2e + =+22O 2H O 4e 4OH - ++=22 2O 4 O /OH O /OH p /p 0.059 1g 4[c(OH )/c ]- - θθ -θ?=? +2 O p 2 /O OH ?- 2 O p 2 /O OH ?-

微生物燃料电池电极材料的研究进展.

微生物燃料电池电极材料的研究进展作者：*** 北京化工大学化学工程学院，北京 *联系人，E-mail:********@https://www.360docs.net/doc/87741187.html, 摘要微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell，MFC）是将有机物转化为电能的装置，而电极材料对微生物燃料电池的产电性能起着重要作用。本文简单介绍了微生物燃料电池的发展历史及工作原理，详细说明了各种微生物燃料电池电极材料的结构特点、产电性能及应用情况。最后，对微生物燃料电池的应用前景做出展望。关键词：微生物燃料电池，电极材料，产电性能微生物燃料电池是一种利用微生物将废水中的有机物转化为电能的装置。早在1911年，英国杜伦大学植物学家M.C.Potter首先发现微生物具有产电功能，提出了微生物燃料电池这一概念。但是由于当时微生物燃料电池发展地十分缓慢。直到20世纪80年代，伦敦皇家学院的M.J.Allen和H.Peter Bennetto对最初的微生物燃料电池做出来一系列变革性的改进，最终形成了沿用至今的微生物燃料电池基本模型。到了20世纪90年代，燃料电池产生新的突破，韩国科学技术研究院的研究员B-H.kim发现某些物种的细菌具有电化学活性，这意味着微生物燃料电池将不用介质就能将电子转移到阳极。发展至今，微生物燃料电池越发受到科研工作者的重视，因为与其他有机产能技术相比，在操作和功能上，微生物燃料电池都具有明显的优势，比如说它既能保证能量转化的高效率，而且工作条件温和，因为产物大多数为Co2等无害气体，所以又不需要进行废气处理。但是微生物燃料电池由于产电量小，产电性能不够高等因素影响其进行大规模产业化，当我们能做到微生物燃料电池大规模产业化时，对能源短缺的形势会带来意想不到的福音。本文对微生物燃料电池电极材料进行了综述，尽量全面的介绍最新的有关燃料电池电极材料的研究。 1微生物燃料电池的基本工作原理微生物燃料电池依据氧化还原反应原理。如图1所示，在阳极室，有机燃料被氧化失去电子并且产生质子，电子直接或间接到达阳极材料，然后通过外电路到达阴极形成电流，而质子通过质子交换膜到达阴极室，然后氧化剂在阴极的电子被还原。虽然只是简单的氧化还原反应，在其间存在较为复杂的电子转移问题，根据电子转移方式不同可把微生物燃料电池分为直接微生物燃料电池和间接微生物燃料电池。直接微生物燃料电池燃料在电极上氧化，电子从燃料分子直接到电极上，此时，生物催化剂催化在电极表面的反应，而间接微生物燃料电池是有机燃料在电解质溶液或者其他地方被氧化，通过一些介质的传递作用才使电子运输到电极上，这些有电子传递作用的介质叫做介体，在微生物燃料电池的研究中具有重要意义。

微生物燃料电池应用现状及发展前景

微生物燃料电池应用现状及发展前景佚名【摘要】简述了微生物燃料电池(MFCs) 的基本结构及运行原理，介绍了微生物燃料电池(MFCs )的技术发展现状与研究热点，并指出了未来燃料电池的发展趋势。【关键字】微生物燃料电池,生物传感器，水处理 Abstract The microbial fuel cell ( MFCs ) of the basic structure and operation principle, describes microbial fuel cell ( MFCs ) technology development and research, and points out the future of fuel cell the development trend of. Keywords microbial fuel cells, biological sensors, water treatment 1 引言微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells，MFCs)，是一种以微生物为阳极催化剂，将有机物中的化学能直接转化为电能的装置。1911年，英国植物学家Potter便发现细菌培养液可产生电流，这是关于微生物燃料电池的最早报道。近年来，MFC技术因其诸多优点及应用范围的扩大，引起了世界各国研究者的高度关注。毋庸置疑，微生物燃料电池(Microbial fuel cells，MFCs)是一种新兴的高效的生物质能利用方式，它利用细菌分解生物质产生生物电能，具有无污染、能量转化效率高、适用范围广泛等优点。因此MFCs逐渐成为现今社会的研究热点之一。 2 微生物燃料电池的工作原理

固体氧化物燃料电池_彭苏萍

固体氧化物燃料电池* 彭苏萍1 韩敏芳 2,- 杨翠柏2 王玉倩 2 (1 中国矿业大学北京校区资源学院北京 100083)(2 中国矿业大学北京校区化学与环境工程学院北京 100083) 摘要高效、洁净、全固态结构、高温运行的固体氧化物燃料电池(SOFC)是把反应物的化学能直接转化为电能的电化学装置,这种新型发电技术是目前发展最快的能源技术之一,有望在近年内走向商业化应用.SOFC 单体电池由致密的电解质和多孔的阳极、阴极组成,现在主要发展了管状结构和平板式结构两种形式.单体电池通过致密的连接体材料以各种方式组装成电池组,广泛应用于大型发电厂、热电耦合设备、小型供能系统和交通工具等,市场前景广阔. 关键词固体氧化物燃料电池(SOFC),新型能源 Solid oxide fuel cells PENG Su -Ping 1 HAN Min -Fang 2,- YANG Cu-i Bai 2 WANG Yu -Qian 2 (1 De pa rtme nt o f Resou rce s Deve lo pmen t En gin ee rin g ,Ch ina Un iversity o f Min ing &Tech nolog y ,Bei j in g 100083,Ch ina)(2 De pa rtme nt o f Che mical&En viron menta l Eng inee rin g ,China Un ive rsity o f Min in g &Tec hnolog y ,Bei jing 100083,Ch ina) Abstract Solid oxide fuel cells (SOFCs)conve rt che mical energy in the reaction materials to elec trical energy d-i rectly,and are cha racterized by their high effeciency,cleanline ss,al-l solid struc ture,and high te mpe ra ture opera -tion.This ne w technology is one of the faste st developing forms of energy source,and may well be applied commercia-l ly in the near future.A single cell consists of a dense electrolyte between a porous anode and cathode,in a seamless tube or fla -t plate struc ture.The cells a re then stacked together in various ways with dense interconnecting compo -nents.SOFCs may be used in la rge power stations,thermal electric co -generators,small po wer supply syste ms,trans -portation ve hicles,and so on,and have great marke t potential.Key words solid oxide fuel cell,new energy source * 国家杰出青年科学基金(批准号:50025413)资助项目 2003-03-19收到初稿,2003-04-21修回 - 通讯联系人.E -mail:h mf121@hotmai https://www.360docs.net/doc/87741187.html,,h mf@cu mtb.ed https://www.360docs.net/doc/87741187.html, 1 固体氧化物燃料电池发展背景和技术现状燃料电池的历史可以追溯到1839年,固体氧化物燃料电池(简称SOFC)的开发始于20世纪40年代,但是在80年代以后其研究才得到蓬勃发展.以美国西屋电气公司(Westinghouse Electric Company)为代表,研制了管状结构的SOFC,用挤出成型方法制备多孔氧化铝或复合氧化锆支撑管,然后采用电化学气相沉积方法制备厚度在几十到100L m 的电解质薄膜和电极薄膜.1987年,该公司在日本安装的 25kW 级发电和余热供暖SOFC 系统,到1997年3月成功运行了约1.3万小时;1997年12月,西门子西屋公司(Siemens Westinghouse Electric Company )在荷兰安装了第一组100kW 管状SOFC 系统,截止到2000年底关闭,累计工作了16,612小时,能量效率为46%;2002年5月,西门子西屋公司又与加州大学合作,在加州安装了第一套220kW SOFC 与气体 # 90#物理

微生物燃料电池简介

微生物燃料电池简介摘要：微生物燃料电池是一种新型的能源装置，具有污废弃物处理与同步产电的优点，应用范围广，具有巨大的潜在应用价值，本文对其做了一个简要的介绍。关键词：微生物燃料电池污水处理产电前言：微生物燃料电池（MFC）是一种通过微生物代谢生物质将化学能直接转变为电能的装置，兼具处理废水与产电的功能，从而大大降低污水处理成本。早在1911年英国植物学家Potte就发现利用酵母菌和大肠杆菌可以产生电流[1]；但是一直未受到人们的关注。直到20世纪80年代美国科学家设计了一种利用宇航员的排泄物和活细菌作为电极活性物质的细菌电池，这种电池可为宇宙飞船提供电能，但其发电效率较低；到2004年，废水首次被用作MFC的燃料来发电，并获得了146±8mW m-2的功率密度。此后大量研究表明多种类型的废水都可以用于MFC中，MFC在废水处理方面的研究获得了较大进展。在近20年的研究中，MFC的规模在逐步扩大。目前，实验室所用MFC的大小从几微升到几升之间。产电功率得到了明显提升，产电功率已达到2.8kW m-3。近年来，对MFC 的研究逐渐引起了国内外研究学者的关注。一、MFC的工作原理一个典型的MFC 共由四部分组成：阳极、阴极、电解池和外电路。它以阳极室中的微生物作为催化剂，以阳极液中的有机物质作为燃料，利用微生物降解生物质，从而产生电子，产生的电子到达阳极，由阳极转移到外电路，最后通过外电路传递到阴极。微生物在降解有机物质产生电子的同时还产生质子，产生的质子通过两极室之间的质子交换膜到达阴极。在阴极催化剂的作用下，质子、电子和氧化剂发生反应生成还原剂。从而完成电池内的电流传递过程，产生电能。当外电路接入负载时，MFC 产生的电能足够多时，MFC 便能够支持负载工作。二、MFC的分类根据分类标准的不同，MFC的分类方法有所不同。（一）根据不同类型的微生物，MFC可分为沉积物型、异养型和光能异养型三种类型。（二）依据电池中电子不同的传输方式，MFC可分为介体MFC和无介体MFC。（三）根据电子不同的传递方式可将MFC分为直接MFC和间接MFC。（四）根据反应器外观上的不同可分为：双极室MFC和单室MFC。

固体氧化物燃料电池发展及展望

万方数据

固体氧化物燃料电池发展及展望作者：韩敏芳，尹会燕，唐秀玲，彭苏萍， HAN Min-fang， YIN Hui-yan， TANG Xiu-ling ， PENG Su-ping 作者单位：中国矿业大学,煤气化燃料电池联合研究中心,北京,100083 刊名：真空电子技术英文刊名：VACUUM ELECTRONICS 年，卷(期)：2005(4) 被引用次数：2次参考文献(47条) 1.查看详情 2.查看详情 3.查看详情 4.查看详情 5.查看详情 6.查看详情 7.查看详情 8.查看详情 9.查看详情 10.查看详情 11.韩敏芳;彭苏萍固体氧化物燃料电池-材料及制备 2004 12.Kathy Haq Dir. Of Outreach and Communications, National Fuel Cell Research Center 2004 13.查看详情 14.查看详情 15.查看详情 16.查看详情 17.查看详情 18.查看详情 19.查看详情 20.查看详情 21.查看详情 22.查看详情 23.查看详情 24.查看详情 25.查看详情 26.查看详情 27.查看详情 28.查看详情 29.查看详情 30.查看详情

31.查看详情 32.查看详情 33.查看详情 34.Kathy Haq Dir. Of Outreach and Communications, National Fuel Cell Research Center 2004 35.查看详情 36.查看详情 37.查看详情 38.查看详情 39.查看详情 40.Han Minfang;TIAN Y e;LIANG Jie Application Prospect of Underground Coal Gas Used in SOFC 41.查看详情 42.查看详情 43.查看详情 44.查看详情 45.查看详情 46.查看详情 47.查看详情引证文献(2条) 1.由宏新.高国栋.周亮.阿布理提·阿布都拉乙醇在Ni-ZnO-ZrO_2-YSZ阳极SOFC上的发电性能[期刊论文]-燃料化学学报 2010(1) 2.刘洁.王菊香.邢志娜.李伟燃料电池研究进展及发展探析[期刊论文]-节能技术 2010(4) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/87741187.html,/Periodical_zkdzjs200504007.aspx

氧化还原反应与电极电势.

实验六氧化还原反应与电极电势一、实验目的 1.熟悉电极电势与氧化还原反应的关系。 2.了解浓度、酸度、温度对氧化还原反应的影响。 3.了解原电池的装置和原理。二、实验原理氧化还原反应的实质是物质间电子的转移或电子对的偏移。氧化剂、还原剂得失电子能力的大小，即氧化还原能力的强弱，可根据它们相应电对的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的数值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强的氧化剂。电极电势的数值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强的还原剂。只有较强的氧化剂和较强的还原剂之间才能够发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂，故根据电极电势可以判断反应的方向。利用氧化还原反应产生电流的装置称原电池。原电池的电动势E池= φ+-φ-，根据能斯特方程，当氧化型或还原型物质的浓度、酸度改变时，电极电势的数值会随之发生改变。本实验利用伏特计测定原电池的电动势来定性比较浓度、酸度等因素对电极电势及氧化还原反应的影响。三、仪器和试药仪器：试管、烧杯、表面皿、培养皿、U形管、伏特计、水浴锅、导线、砂纸、鳄鱼夹。试药：HCl (2mol·L-1)、HNO3 (1mol·L-1, 浓)、H2SO4 (1, 3mol·L-1)、HAc (3mol·L-1)、H2C2O4 (0.1mol·L-1)、NH3·H2O (浓)、NaOH (6 mol·L-1, 40%)、ZnSO4 (1mol·L-1)、CuSO4 (1mol·L-1)、KI (0.1mol·L-1)、KBr (0.1mol·L-1)、AgNO3 (0.1, 0.5mol·L-1)、FeCl3 (0.1mol·L-1)、Fe2(SO4)3 (0.1mol·L-1)、FeSO4(0.4,1mol·L-1)、K2Cr2O7(0.4mol·L-1)、KMnO4(0.001mol·L-1)、Na2SO3 (0.1mol·L-1)、Na3AsO3 (0.1mol·L-1)、MnSO4 (0.1mol·L-1)、KSCN (0.1mol·L-1)、溴水(Br2)、碘水(I2)、CCl4、NH4F (1mol·L-1、固体)、KCl(饱和溶液)、SnCl2 (0.5mol·L-1)、CuCl2 (0.5mol·L-1)、(NH4)2C2O4(饱和溶液)、锌粒、小锌片、小铜片、琼脂、电极(锌片、铜片、铁片、碳棒)、红色石蕊试纸。四、实验内容 1.电极电势和氧化还原反应 (1)向试管中加入10滴0.1mol·L-1的KI溶液和2滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液后，摇匀，再加入10滴CCl4溶液充分振荡，观察CCl4层颜色的变化，解释原因并写出相应的反应方程式。 (2)用0.1mol·L-1KBr代替KI溶液进行同样实验，观察CCl4层颜色的变化。 (3)用溴水(Br2) 代替FeCl3溶液与0.1mol·L-1的KI溶液作用，又有何现象？根据实验结果比较Br2/ Br-、I2/ I-、Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势相对大小，指出最强的氧化剂和还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应的关系。 2.浓度对电极电势的影响 (1)在两只50mL烧杯中，分别加入25mL 1mol·L-1的ZnSO4溶液和25mL 1mol·L-1的CuSO4溶液，在ZnSO4溶液中插入仔细打磨过的Zn片，在CuSO4溶液中插入仔细打磨过的Cu片，用导线将Cu片、Zn片分别与伏特计的正负极相连，两个烧杯溶液间用KCl盐桥连接好，测量电池电动势。

实验七--氧化还原反应与电化学

实验七氧化还原反应与电化学一．实验目的 1. 了解测定电极电势的原理及方法 2. 掌握用酸度计测定原电池电动势的方法 3. 了解原电池、电解池的装置及作用原理二．实验原理 1．电极电势的测定 E (Zn 2+/Zn)电极电位的测定 (-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3)??KCl(饱和)?Hg 2Cl 2,Hg (Pt) (+) 测测甘汞E E E E E E E E -=-=-=-=+++-+V 2415.0)/Zn Zn () /Zn Zn (V 2415.0)/Zn Zn ()(222 ()()() ++++ =22O 2Zn lg 216059.0Zn Zn Zn Zn c E E 理论 2.浓度对电极电势的影响对于任意一个电极反应氧化型物质 + z e - 还原型物质 )()(lg 05916.0)O/R ()O/R (还原态氧化态c c z E E += c (氧化态)增大或c (还原态)减小，E (O/R)变大；c (氧化态) 减小或c (还原态)增大，E (O/R) 减小。对比下面三个原电池（1）(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) （2）(-) Zn ?ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ [Cu(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ?Cu (+) （3）(-) Zn ?[Zn(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)?Cu (+) 电池（2）中正极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则正极的电极电势变小；（3）中负极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则负极的电极电势变小，故电动势 E 3 >E 1 >E 2。 3．酸度对电极电势的影响含氧酸盐的氧化性随介质溶液的酸度的增加而增强，如 O H 7Cr 2 e 6H 14O Cr 23272+=+++-+- ) Cr ()H ()O Cr (lg 605916.0)/Cr O Cr ()/Cr O Cr (321427232723272++-+-+-?+=c c c E E

固体氧化物燃料电池(SOFC)研究现状

固体氧化物燃料电池(SOFC)研究现状伍永福，赵玉萍，彭军内蒙古科技大学（014010）摘要：燃料电池在运行过程中具有良好的安全可靠性、环境友好性、可操作性和灵活性，这些优点赋予了燃料电池极强的生命力和长远的发展潜力。本文就固体氧化物燃料电池的研究现状阐述了固体氧化物燃料电池的原理、特点及电池材料的研究进展，就Ni基阳极燃料电池存在的问题，提出在寻找Ni基阳极的替代阳极方面，（一是氧化物阳极，如（Ba/Sr/Ca/La）MxNb1-x O3-δ阳极；二是其他金属基阳极，如Cu基阳极。）作进一步研究的必要。 0.6 关键词：固体氧化物燃料电池，电导率，扩散，极化 1、固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展概况热电厂首先经燃料的燃烧把化学能转变为热能，再由热能转变为机械能，最后把机械能转变为电能，受卡诺循环的制约，在最好的条件下能量转化率也只有35%，实际情况不到20%。燃料电池是继水力、火力、核能发电技术后的第四类新型发电技术，它是一种不经燃料燃烧直接将化学能转变为电能的高效发电装置。由于不受卡诺循环的限制，燃料电池的理论效率达80%以上，实际效率可达50%—60%。其反应产物主要是水和二氧化碳，而且向大气中排放的有害物质很少，故造成的环境污染很低。另外，占地面小，建设周期短，可实行模块式组装，运行质量高、噪音小；使用方便灵活，既可用于中央集中型的大型电厂，也可作为电动汽车，轻型摩托的小型驱动电源。燃料电池在运行过程中具有良好的安全可靠性、环境友好性、可操作性和灵活性，这些优点赋予了燃料电池极强的生命力和长远的发展潜力[1]。现在正运行的燃料电池都是用H2作燃料，或者碳氢化合物重整出H2，操作费用高，而且电池寿命不长，特别是使用碳氢化合物的电池更是如此。由于H2的制作费用较高，而且其运输、储存都很不方便，并隐含着危险，所以用H2作燃料的燃料电池难于实用化。而炭氢燃料在大自然储量比较丰富，有的(如CH4)不仅较容易制取，而且有利于环境的保护，因此现在固体氧化物燃料电池向着燃料多元，低温度操作方向发展。早在1839年英国人William Grove就报道了燃料电池的工作原理，但固体氧化物燃料电池的起步却比较晚，1899年Nerest发现了固体氧化物电解质，1937年Baur和Preis首次操作固体氧化物燃料电池，其工作温度为1000℃。自此，固体氧化物燃料电池取得了很大的进展。特别是本世纪70年代末，材料科学的迅速发展使其研究开发工作更加令世人瞩目。目前已经开发成功的固体氧化物燃料电池主要有两种类型，它们分别以氧离子和质子作电池的电荷载体。其中，基于氧离子传导的固体氧化物燃料电池是研究较多且相对成熟的一种。 2、固体氧化物燃料电池(SOFC)的工作原理与特点 2.1、SOFC工作原理固体氧化物燃料电池(SOFC)是继磷酸盐燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)之后，第三代燃料电池，其工作温度一般在600－1000℃左右，工作原理如图(1)所示，电动势来源于电池两侧不同的氧分压。其单体电池是由正负两个电极(负极为燃料电极，正极为氧化剂电极)以及电解质组成。阳极、阴极的主要作用是导通电子和提供反应气体、产物气体的扩散通道。固体电解质将两侧的气体分隔开来，由于两侧氧分压的不同，产生了氧的化

高中化学氧化还原反应和电化学

第六章氧化─还原反应和电化学 Chapt e r 6 Oxidation-Reduction Reactions & Electrochemistry 本章研究另一类化学反应──氧化─ 还原反应（有电子转移的反应） §6-1 氧化─ 还原反应 Oxidation —Reduction Reactions 一、氧化数（Oxidation Number ） 1．氧化数是一个经验值，是一个人为的概念。 2．引入此概念，有以下几方面的应用： (1) 判断是否发生氧化──氧化数升高、氧化反应、还原剂 reducing agent ( reductant )；氧化数降低、还原反应、氧化剂 oxidizing agent ( oxidant )。 (2) 计算氧化──还原当量 (3) 配平氧化──还原反应方程式 (4) 分类化合物，如Fe ( Ⅲ )、Fe (Ⅱ)；Cu (Ⅰ)、Cu (Ⅱ)。引入氧化数，可以在不用详细研究化合物的结构和反应机理的情况下，实现上述四点。 3．怎样确定氧化数 (1) 在离子化合物中，元素的氧化数等于离子的正、负电荷数。 (2) 在共价化合物中，元素的氧化数为两个原子之间共用电子对的偏移数。 a ．在非极性键共价分子（单质）中，元素的氧化数为零，如P 4、S 8、Cl 2中P 、S 、Cl 的氧化数都为零； b ．在极性键共价分子中，元素的氧化数等于原子间共用电子对的偏移数，例如： 11H :F +-，1 1 11(-2) H :O :H +--+，11 0011(1) H :O :O:H +--+-，11 +11 (0) H ::F O +--。 (3) 具体规定： a ．单质的氧化数为零，例如P 4、S 8中P 、S 的氧化数都为零，因为P －P 和 S －S 键中共用电子对没有偏移； b ．除了在NaH 、CaH 2、NaBH 4、LiAlH 4中氢的氧化数为-1以外，氢的氧化数为+1； c ．所有氟化物中，氟的氧化数为-1； d ．氧的氧化数一般为-2，但有许多例外，例如2O (1/2)--、22O (1)- -、3O (1/3)--、 21/2O ()++、2OF 2)(+等；目前元素的最高氧化数达到+8，在OsO 4、RuO 4中，Os 和Ru 的氧化数均为+8，其它元素的最高氧化数至多达到其主、副族数。例如：Na 2Cr 2O 12和CrO 5 中，Cr 的氧化数为+6，因为这些化合物中有22O - （O 的氧化数为-1）存在；

第7章氧化还原反应电化学基础

第7章氧化还原反应电化学基础一、单选题 1. 下列电对中，Eθ值最小的是： A: Ag+/Ag；B: AgCl/Ag；C: AgBr/Ag；D: AgI/Ag 2. Eθ(Cu2+/Cu+)=0.158V，Eθ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应2 Cu+Cu2+ + Cu的Kθ为： A: 6.93×10-7；B: 1.98×1012；C: 1.4×106； D: 4.8×10-13 3. 已知Eθ（Cl2/ Cl-）= +1.36V，在下列电极反应中标准电极电势为+1.36V 的电极反应是： A: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2 C: 1/2 Cl2+e- = Cl- D: 都是 4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是： A: K2Cr2O7 B: PbO2 C: O2 D: FeCl3 5. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是： A: Sn4+ + 2e- = Sn2+B: Cl2+2e- = 2Cl-

C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H2 6. 为防止配制的SnCl2 溶液中Sn2+被完全氧化，最好的方法是： A: 加入Sn 粒B:. 加Fe 屑 C: 通入H2D: 均可 7. 反应Zn (s) + 2H+→Zn 2++ H2 (g)的平衡常数是多少？ A: 2×10-33 B: 1×10-13 C: 7×10-12 D: 5×10 26 二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快2．由于Eθ（Cu+/Cu）= +0.52V , Eθ（I2/ I-）= +0.536V , 故Cu+ 和I2不能发生氧化还原反应。 3．氢的电极电势是零。 4．计算在非标准状态下进行氧化还原反应的平衡常数，必须先算出非标准电动势。 5．FeCl3，KMnO4和H2O2是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力都增加。

微生物燃料电池练习题

微生物燃料电池与电解氯化铝制备单质铝 Ⅰ.美国俄勒冈州立大学的研究团队近日在英国《能源与环境科学》期刊发表了一篇文章，阐述了他们的发明：利用微生物燃料电池从废水里面提取出电能。参与该研究的一位教授解释说：“废水中其实含有巨大的电能，但它们通常都被捆绑在有机分子上，非常难提取和利用。我们发明了一种新型的微生物燃料电池，里面的微生物在产出净水的时候，是要吃进有机物的，但我们给系统接上了阴极和阳极，利用两电极之间的吸力先将附在有机分子上的电子吸出来，让它们形成一股电流，从而产生了电能。” 1.请你用“化学语言”简要复述这位教授的解释。 2.请你分析这项发明的前景。 3.利用微生物发电也有其他形式，比如沼气发电，其原理是利用微生物先生成甲烷，再转化为电能。在通常情况下，8gCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445 kJ的热量。写出热化学方程式现有一碱性（利用KOH溶液做电解质溶液）甲烷燃料电池，请你写出该电池的电极反应式：负极：正极：在电池工作时，负极周围溶液的pH（忽略溶液体积的变化）（选填“变大”“变小”或“基本不变”）若用甲烷燃料电池作为电源电解饱和食盐水制备烧碱和氯气，从理论上计算，160kgCH4产生的电能最多可制取多少吨30%的烧碱溶液？同时获得多少立方米（标准状况）氯气？ Ⅱ.1.电解法用来制备比较活泼的金属。其前提是该化合物必须是（） A.碱性氧化物 B.金属氧化物 C.共价化合物 D.离子化合物 2.制备铝单质就是在加入冰晶石（助熔剂）的条件下，高温电解熔融Al2O3，电解槽的阳极材料一般选用，在实际生产过程中，需要定期补充该材料，这是因为。 3.过去认为不可能用电解AlCl3来制铝的，但近年来，这种说法被打破，比如电解NaCl-AlCl3熔盐体系制金属铝，并取得初步研究成果。工艺如下：用氧化铝为原料，制得无水AlCl3，再制备AlCl3离子型液体（例如AlCl3－NaCl），以此AlCl3离子型液体进行电解。实验证明，在阳极发生的电解反应是AlCl4-失去电子生成离子Al2Cl7-，试写出该电极反应式。生成的Al2Cl7-离子移动到阴极，并在阴极得电子生成Al单质。试写出该电极反应式