1、 做差法：用總反應(yīng)方程式減去某一極方程式等于另一極電極方程式.如在氫氣作原料的酸性燃料電池中,總方程式為2H2+O2=2H2O 負(fù)極為2H2→4H++4e- 二者相減即得正極電極方程式O2+4H++4e-→2H2O 使用這種方法道理簡(jiǎn)單,但應(yīng)注意被減的方程式中物質(zhì)的系數(shù)應(yīng)與總方程式中系數(shù)相一致.
2、 直寫法：根據(jù)元素化合價(jià)的變化,確定得失電子,并依據(jù)電荷守恒和原子守恒最終配平電極方程式.如堿性條件下的甲醇燃料電池,甲醇中C的化合價(jià)可認(rèn)為為-2價(jià),生成的CO32-中C為+4價(jià),化合價(jià)變化了6,即1mol甲醇失6mole-.最后根據(jù)電荷和原子守恒,寫出其負(fù)極的電極方程式為
CH3OH+8OH-→CO32-+6H2O+6e- 此方法簡(jiǎn)單易行,提倡使用.但特別要注意電池的酸堿性環(huán)境的影響.
1、燃料電池總反應(yīng)方程式的書寫
因?yàn)槿剂想姵匕l(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃料燃燒的產(chǎn)物相同,可根據(jù)燃料燃燒反應(yīng)寫出燃料電池的總反應(yīng)方程式,但要注意燃料的種類.若是氫氧燃料電池,其電池總反應(yīng)方程式不隨電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性變化而變化,即2H2+O2=2H2O.若燃料是含碳元素的可燃物,其電池總反應(yīng)方程式就與電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān),如甲烷燃料電池在酸性電解質(zhì)中生成CO2和H2O,即CH4+2O2=CO2+2H2O；在堿性電解質(zhì)中生成CO32-離子和H2O,即CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O.
2、燃料電池正極反應(yīng)式的書寫
因?yàn)槿剂想姵卣龢O反應(yīng)物一律是氧氣,正極都是氧化劑氧氣得到電子的還原反應(yīng),所以可先寫出正極反應(yīng)式,正極反應(yīng)的本質(zhì)都是O2得電子生成O2-離子,故正極反應(yīng)式的基礎(chǔ)都是O2＋4e-=2O2-.正極產(chǎn)生O2-離子的存在形式與燃料電池的電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性有著密切的關(guān)系.這是非常重要的一步.現(xiàn)將與電解質(zhì)有關(guān)的五種情況歸納如下.
⑴電解質(zhì)為酸性電解質(zhì)溶液（如稀硫酸）
在酸性環(huán)境中,O2-離子不能單獨(dú)存在,可供O2-離子結(jié)合的微粒有H+離子和H2O,O2-離子優(yōu)先結(jié)合H+離子生成H2O.這樣,在酸性電解質(zhì)溶液中,正極反應(yīng)式為O2＋4H++4e-=2H2O.
⑵電解質(zhì)為中性或堿性電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液或氫氧化鈉溶液）
在中性或堿性環(huán)境中,O2-離子也不能單獨(dú)存在,O2-離子只能結(jié)合H2O生成OH-離子,故在中性或堿性電解質(zhì)溶液中,正極反應(yīng)式為O2＋2H2O +4e-=4OH-.
⑶電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽（如LiCO3和Na2CO3熔融鹽混和物）
在熔融的碳酸鹽環(huán)境中,O2-離子也不能單獨(dú)存在,O2-離子可結(jié)合CO2生成CO32-離子,則其正極反應(yīng)式為O2＋2CO2 +4e-=2CO32-.
⑷電解質(zhì)為固體電解質(zhì)（如固體氧化鋯—氧化釔）
該固體電解質(zhì)在高溫下可允許O2-離子在其間通過,故其正極反應(yīng)式應(yīng)為O2＋4e-=2O2-.
綜上所述,燃料電池正極反應(yīng)式本質(zhì)都是O2＋4e-=2O2-,在不同電解質(zhì)環(huán)境中,其正極反應(yīng)式的書寫形式有所不同.因此在書寫正極反應(yīng)式時(shí),要特別注意所給電解質(zhì)的狀態(tài)和電解質(zhì)溶液的酸堿性