Question

設(shè)計出燃料電池使汽油氧化直接產(chǎn)生電流是對世紀(jì)最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。

最近有人制造了一種燃料電池，一個電極通入空氣，另一電極通入汽油蒸氣，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O^2－ 離子�；卮鹑缦聠栴}：

（1）以丁烷代表汽油，這個電池放電時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式是：            。

（2）這個電池的正極發(fā)生的反應(yīng)是：            ；負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是：             。固體電解質(zhì)里的O^2－ 的移動方向是：        。向外電路釋放電子的電極是：             。

（3）人們追求燃料電池氧化汽油而不在內(nèi)燃機(jī)里燃燒汽油產(chǎn)生動力的主要原因是：

                                                                           。

（4）你認(rèn)為在ZrO₂ 晶體里摻雜Y₂O₃ 用Y^3＋ 代替晶體里部分的Zr^4＋ 對提高固體電解質(zhì)的導(dǎo)電能力會起什么作用？其可能的原因是什么？

答：                                                                           

（5）汽油燃料電池最大的障礙是氧化反應(yīng)不完全產(chǎn)生          堵塞電極的氣體通道，有人估計，完全避免這種副反應(yīng)至少還需10年時間，正是新一代化學(xué)家的歷史使命。

Answer 1

（1）2C₄H₁₀ + 13O₂ = 8 CO₂ + 10H₂O

（2）O₂ + 4e^－= 2O^2－  C₄H₁₀ + 13O^2－ 26e^－ = 4 CO₂ + 5H₂O  向負(fù)極移動  負(fù)極

（3）燃料電池具有較高的能量利用率。

（4）為維持電荷平衡，晶體中的O^2－ 將減少。

（5）碳