電解液にKOHを用いた燃料電池について
- 水素・酸素の燃料電池において、電解液にKOHを使用する場合の反応式について理解できない疑問があります。
- 負極では水素が還元剤として反応し、電解液中のOH-と結合して水になります。一方、正極では酸素が酸化剤として反応し、OH-と結合して水になります。
- しかし、なぜKOHを使用すると正極での反応式がO2 + 2H2O + 4e- = 4OH-となるのかが理解できません。どなたか教えてください。
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電解液にKOHを用いた燃料電池について
水素・酸素の燃料電池で、わからないことがあります。 まず、負極で水素は還元剤として H2 = 2H+ + 2e- のように反応します。 電解液にKOHを用いた場合、KOHから電離したOH-がH+と反応し、負極でのイオン反応式は先ほどの反応式にOH-を加え、 H2 + OH- = 2H2O + 2e- となります。 ここまでは私も理解できましたが、問題は正極での反応です。 正極で酸素は酸化剤として O2 + 4e- = 2O2- のように反応します。 電解液にKOHを用いているので、正極でのイオン反応式は O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- となるそうなのですが、なぜこのような式になるのかが理解できません。 負極においては水素の反応式にOH-を加えることで変化するので非常にわかりやすかったのですが、正極では酸素の反応式ををどうすると先ほどのようなイオン反応式になるのかがわかりません。 どなたかわかる方、教えてください。 お願いします。
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「O^2-」の形は非常に不安定なので、酸性溶液では通常はH^+と結合してH2Oの形になって安定します。 2H^+ + O^2- → H2O しかし溶液が塩基性の場合は水の解離による極僅かなH^+と反応する事になると思います。 O2 + 4e^- → 2O^2- 2H2O → 2H^+ + 2OH^- 2H^+ + 2O^2- → 2OH^- これらをまとめるとその反応式になるでせう。適当ですがだいたいこんな感じでしょうかね。
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お礼
お礼が遅れて申し訳ありません。 なるほど、塩基性の溶液中では水の電離を考える必要があるのですね。 非常に参考になりました。 有難うございます。