[18 センター試験 ]
準°136. <燃料電池〉
される。
水素 H2 を完全燃焼させたときのエンタルピー変化を付した反応式は,以下の式で表
実]
So
H2(気) + 1/1202(気)
H2O (液)△H=-286kJ ...... 式1
この燃焼による熱エネルギーを得るかわりに水素H2 と酸素 O2 の反応から電気エネ
ルギーを取り出すようにつくられた電池が水素酸素燃料電池である。
右図は,白金触媒を含む多孔質の炭素電極,電解
液にリン酸水溶液を用いた水素酸素燃料電池の構
造を示す。A極には水素H2を, B極には酸素 O2 を
一定の割合で供給する。 電極AとBを外部導線でつ
なぐと, A極では,水素 H2 が酸化されて水素イオ
ンになる (式2)。 A極で生じた水素イオンは電解液
A極
H2
H2
電解液
B極
O2
H
多孔質の炭素電極
(リン酸水溶液)
中を移動し,B極では,酸素 O2が水素イオンと反応して水になる(式3)。
(2)と(3)をまとめると,燃料電池全体の化学反応式が得られる。
(1)(2)と(3) を電子e を含むイオン反応式でそれぞれ記せ。
(2)図の燃料電池において,負極はA極とB極のうちどちらか。
(3) 下線部に関して, 図の燃料電池全体の化学反応式を記せ。
多孔質の炭素電極
02
H2O
(4) 図の燃料電池を1時間放電させたところ, 90.0gの水が生じた。 このときの電池の
平均電圧は 0.800Vであった。 以下の問いに答えよ。 ただし, 原子量はH=1.00,
O=16.0, ファラデー定数 F=9.65×104C/mol とする。
① この電池から1時間あたりに得られる電気エネルギーは何か, 有効数字3桁で
答えよ。 ただし、. 電気エネルギー[J]=電気量〔C] × 電圧[V] とする。
②図の燃料電池を放電し、 ある物質量の水素 H2 を消費したときに得られる電気エ
ネルギー[J] は,同じ物質量の水素 H2 を完全燃焼させて液体の水が生じるときに得
られる熱エネルギー[J]の何%にあたるか,有効数字3桁で答えよ。〔22 京都産大〕
