質問: 化学に強い人助けてください!高校化学の問題です。 メタノール燃料電池でメタノールの酸化が不十分であるとき、どんなイオンが生成するするのかを教えてください! メタノール燃料電池で
回答: あなたの文章を何回読んでも、何を聞きたいのかがわかりませんでした。 画像も小さいので読めませんでした。 しかし、「メタノール燃料電池」「白金」というワードからおそらく以下のことを聞きたいのだろうと思い、説明します。 メタノールを酸化させる際は、触媒として白金を用います。 この時の反応は CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e- ですね。 これをもっと細かく見ると、次の5ステップにわけることができます。 (参考: Pt + CH3OH → Pt-CH2OH + H+ + e-........(1) Pt-CH2OH → Pt-CHOH + H+ + e-.............(2) Pt-CHOH → Pt-COH + H+ + e-.................(3) Pt-COH → Pt-CO + H+ + e-.....................(4) Pt-CO + H2O → Pt + CO2 + 2H+ + 2e-....(5) Pt-CH2OHは、白金の上にCH2OHというイオンが乗っかってるイメージです。 #もっと詳しくいうと、Cの手がいっこあまってる状態なので、Ptがその手をつないでいるイメージです ここで(4)の式のCO(一酸化炭素)が問題になります。 白金はCOを吸収してしまうと、イオンが乗っかる表面積が小さくなります。 したがって反応が進むにつれ、(1)~(4)の反応は進みにくくなります。 またCOからCO2へ酸化するため(反応(5))にはエネルギーが必要なので、せっかく作ったエネルギーが使われてしまいます。 そこで近年は白金の代わりにルテニウムという金属を用いたり、白金の表面を変化させたりすることで、より高い電圧を得られるようにしています。 このほかにも電解質膜が水だけでなく、エタノールも通してしまうという課題もあるそうです。(が、質問とは関係なさそうなので、割愛します) これらの説明からあなたの課題の参考にしてもらえれば、幸いです。 以下は私の深夜テンションでのメッセージです。 私は現在環境工学について研究している博士課程の学生です。 化学からすっかり離れてしまっていましたが、ふと昔を思い出して回答してみました。 私が環境工学を志したのは、化学で燃料電池を扱ったことでした。 当時は燃料電池をすごく魅力的に感じて、ぜひ研究したいと思ったのです。 今は全く異なる研究をしていますが、いまでもこのような話を聞くとワクワクします。 このような問題を解いているということはある一定のレベル以上の大学を目指しておられると推察しました。 これから大学受験が終わるまで、大変な量の問題を解くことになり、すごくしんどいと思います。しかし、化学に限らず、さまざまな科目の問題を解くことを通して ぜひ何かあなたの将来を揺さぶる問題に出会うことを祈念しております。 これからも頑張ってくださいね。