Question

如图是一种航天器能量储存系统原理示意图．
在该系统中，白天利用太阳能电池（光-电转换装置）将太阳辐射能直接转换为电能，用于白天给航天设备中的用电器供电，并用装置X电解水；夜晚，装置Y中利用白天电解水而贮存的氢气、氧气在KOH溶液中发生电池反应，用于夜晚给航天设备中的用电器供电．
（1）白天，装置X中电解水的化学方程式为

2H₂O=2H₂↑+O₂↑

．
（2）夜晚，装置Y中负极的电极反应式为

2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O

，正极的电极反应式为

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．
（3）有关该系统的下列说法，正确的是

ACD

（填选项）
A．该系统中能量的最初来源是太阳能
B．装置X工作时电能完全转化为化学能
C．装置Y中的KOH的物质的量一直保持不变
D．该系统能实现物质的零排放，保护了太空环境．

Answer 1

分析：（1）电解水生成氢气和氧气；
（2）夜晚是原电池放电过程，燃料电池中氢气失电子发生氧化反应，氧气得到电子发生还原反应；
（3）装置X和Y实际上是存储了部分太阳能电池产生的电能，太阳能电池利用光能转化为电能可直接用于工作；马达实现了电能与机械能的转化；在装置X中，电解水生成H₂、O₂，实现了电能与化学能的转化；在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，氢氧燃料电池的负极上应是H₂参加反应，装置X能利用光能实现H₂、O₂、H₂O的循环再生．

解答：解：（1）装置X中电解水的化学方程式为：2H₂O=2H₂↑+O₂↑；
故答案为：2H₂O=2H₂↑+O₂↑；
（2）在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，氢氧燃料电池的负极上应是H₂参加反应，氢气失电子发生氧化反应电解反应为：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，正极是氧气参加反应，氧气得到电子发生还原反应，电解反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
（3）A．装置X和Y实际上是存储了部分太阳能电池产生的电能，太阳能电池利用光能转化为电能可直接用于工作；马达实现了电能与机械能的转化；该系统中能量的最初来源是太阳能，故A正确；
B．在装置X中，电解水生成H₂、O₂，实现了电能与化学能的转化；但装置X工作时电能不能完全转化为化学能，故B错误；
C．装置Y中的电极反应为：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，依据电极反应可知过程中的KOH的物质的量一直保持不变，故C正确；
D．系统工作中是太阳能转化为电能，电能转化为化学能，过程中是水的转化反应关系应用，该系统能实现物质的零排放，保护了太空环境，故D正确；
故答案为：ACD；

点评：本题考查化学电源新型电池，题目难度中等，本题注意把握航天器能量储存系统的工作原理，把握能量的转化形式．