3.熔融碳酸盐燃料电池电池的导电离子为()

好的，让我们来详细解析这道题目。 ### 题目背景 熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC）是一种高温燃料电池，工作温度通常在600-700°C之间。这种燃料电池使用熔融的碳酸盐作为电解质，常见的碳酸盐包括锂钾碳酸盐（Li-K CO₃）和锂钠碳酸盐（Li-Na CO₃）的混合物。 ### 选项分析 **A. 氧离子 (O²⁻)** - 氧离子通常在固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）中作为导电离子，而不是在MCFC中。SOFC的工作温度更高，通常在800-1000°C之间，使用的是固态氧化物作为电解质。 **B. 氢离子 (H⁺)** - 氢离子通常在质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC）中作为导电离子。PEMFC的工作温度较低，通常在80-100°C之间，使用的是质子交换膜作为电解质。 **C. 碳酸根离子 (CO₃²⁻)** - 在MCFC中，熔融的碳酸盐作为电解质，碳酸根离子（CO₃²⁻）是主要的导电离子。在阳极侧，燃料（如氢气或一氧化碳）与碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，同时释放电子。在阴极侧，氧气与二氧化碳和电子反应生成碳酸根离子，完成电化学循环。 **D. 氢氧根离子 (OH⁻)** - 氢氧根离子通常在碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell, AFC）中作为导电离子。AFC的工作温度较低，通常在60-100°C之间，使用的是碱性电解质，如氢氧化钾溶液。 ### 为什么选择C 熔融碳酸盐燃料电池的核心在于其电解质——熔融的碳酸盐。在这种高温环境下，碳酸根离子（CO₃²⁻）是主要的导电离子，负责在阳极和阴极之间传递电荷，完成电化学反应。因此，正确答案是C。 ### 示例 假设我们有一个MCFC系统： - **阳极侧**：氢气（H₂）与碳酸根离子（CO₃²⁻）反应生成水（H₂O）和二氧化碳（CO₂），同时释放电子。 \[ H_2 + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2 + 2e^- \] - **阴极侧**：氧气（O₂）与二氧化碳（CO₂）和电子反应生成碳酸根离子（CO₃²⁻）。 \[ O_2 + 2CO_2 + 4e^- \rightarrow 2CO_3^{2-} \] 通过这些反应，碳酸根离子在电解质中传递电荷，实现电能的产生。