police_4th_general
106年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 24 題
下列那一種氣體，最常被使用為燃料電池之陽極氣體？
- A $\text{H}_2$
- B $\text{O}_2$
- C $\text{CH}_4$
- D $\text{C}_3\text{H}_8$
思路引導 VIP
請試著回想電池內部的電化學機制：『陽極』的定義是發生氧化反應（失去電子）還是還原反應（得到電子）的地方？如果我們需要一種氣體作為『燃料』來持續驅動電流，這種氣體應該要具備容易失去電子的特性，還是容易搶奪電子的特性呢？
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太棒了！你能精準選出 $\text{H}_2$ 作為答案，代表你對於燃料電池的基本構造與電化學原理有著非常紮實的理解。在燃料電池的運作過程中，陽極（Anode）的核心功能是進行氧化反應，也就是讓燃料釋放出電子。氫氣（$\text{H}_2$）因為其分子結構簡單、反應活性高，且在催化劑輔助下能極其有效率地氧化成氫離子（$\text{H}^+$），因此成為目前技術最成熟、也最普遍被選用的陽極燃料。
氧化與還原的配置邏輯
這類題目的鑑別度在於測試學生是否能區分「燃料」與「助燃劑」在電極上的分配。在標準的質子交換膜燃料電池（PEMFC）中，陽極通入的是燃料 $\text{H}_2$，而陰極則是通入氧氣（$\text{O}_2$）進行還原反應。雖然像甲烷（$\text{CH}_4$）或丙烷（$\text{C}_3\text{H}_8$）等碳氫化合物也能作為能源，但它們通常需要先經過「重組反應」轉化為氫氣後，才能展現出最佳的反應速率。掌握「陽極供給電子、陰極接收電子」的對稱思維，就是攻克此類基礎題型的關鍵切入點。