简单氢氧燃料电池制备
燃料电池制作工艺流程
燃料电池制作工艺流程
燃料电池的制作工艺流程一般包括以下几个步骤：
1. 准备阳极：将阳极材料（常用的是铂催化剂）涂敷在导电基材上，并加热进行焊接。
2. 准备阴极：将阴极材料（常用的是氧化镍催化剂）涂敷在导电基材上，并加热进行焊接。
3. 制备质子交换膜（PEM）：将PEM材料切割成合适的尺寸，并进行激活处理以增加其质子导电性能。
4. 组装电池单元：将阳极、阴极和质子交换膜按照顺序叠放在一起，形成电池单元。
5. 制备电极板：将导电基材固定在电极板上，使得阳极和阴极与电子集流体相接触。
6. 组装燃料电池堆：将多个电池单元叠放在一起，并安装好电极板。
7. 与氢气供应系统连接：将燃料电池堆与氢气供应系统连接起来，使得氢气能够进入阳极。
8. 与氧气供应系统连接：将燃料电池堆与氧气供应系统连接起来，使得氧气能够进入阴极。
9. 安装冷却系统：为了控制燃料电池的温度，需要安装冷却系统来散热。
10. 进行性能测试和调整：进行燃料电池的性能测试，并对电流、电压等进行调整和优化。
以上是燃料电池制作的一般工艺流程，具体的工艺流程会因不同类型的燃料电池（如质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等）而有所不同，还会受到具体工艺的变化而有所调整。
氢氧燃料电池
一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般就是以惰性金属铂（Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入Ｏ２，总反应为:２Ｈ2 ＋O2 === ２H２O电极反应特别要注意电解质,有下列三种情况:1.电解质就是KＯH溶液（碱性电解质)负极发生得反应为：H2 +2e- ===２H+,2Ｈ+ + 2OＨ—===2Ｈ2O,所以：负极得电极反应式为:H2–2e—＋２OＨ—=＝= 2Ｈ2O;正极就是Ｏ２得到电子,即:O2+ ４ｅ—===2O2－,O2—在碱性条件下不能单独存在，只能结合H２O生成ＯH—即：2O2- + ２Ｈ２Ｏ=＝= 4OH—，因此,正极得电极反应式为:O2 + H2Ｏ+ ４e- === 4ＯH—。
２。
电解质就是H2SO4溶液(酸性电解质）负极得电极反应式为:Ｈ２＋2ｅ—＝=＝2H+正极就是O2得到电子,即:O2 ＋4e- ＝==2O2—，Ｏ2—在酸性条件下不能单独存在,只能结合H＋生成H2Ｏ即：O2—＋2 H+=＝= H2O,因此正极得电极反应式为:O2 +4Ｈ+＋4e- === 2Ｈ2O(Ｏ2 ＋4ｅ—=== 2Ｏ2—,２O 2- + 4Ｈ＋=== 2H2Ｏ)3、电解质就是ＮａＣl溶液(中性电解质）负极得电极反应式为:Ｈ２+2e－=＝= 2H+正极得电极反应式为:Ｏ2 +H2O＋4ｅ－===4OH－说明:1、碱性溶液反应物、生成物中均无Ｈ+2、酸性溶液反应物、生成物中均无OＨ—3、中性溶液反应物中无H+ 与ＯH—４、水溶液中不能出现O２－二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极，用碱或酸作为电解质:1. 碱性电解质(KOH溶液为例）总反应式:2ＣＨ４O ＋3O2 ＋4KOH=== ２K2CO3 ＋６Ｈ２O正极得电极反应式为:3O２＋12e－+ 6H２0=＝=1２OH-负极得电极反应式为:ＣH4Ｏ-6e-+8OＨ- ===CO32—+ ６H2O2、酸性电解质(Ｈ2SO４溶液为例)总反应: ２CH4O ＋3O2＝==2ＣＯ2 + 4H2O正极得电极反应式为：3O2+12ｅ—+12H+==＝6Ｈ2O负极得电极反应式为：2CH4O-１2ｅ－+２H2O =＝＝1２H＋+ 2CO2说明：乙醇燃料电池与甲醇燃料电池原理基本相同三、甲烷燃料电池甲烷燃料电池以多孔镍板为两极，电解质溶液为KOH,生成得CO2还要与KOH反应生成K 2CO3,所以总反应为:CH4 + 2ＫＯH+ 2O２=＝= K２CO3 + 3H2O。
自制氢氧燃料电池_天启实验室
元素周期律 自摄
天启 11 年(2015) 11 月 24 日编辑整理。 编辑过程中仅对表述错误和不妥之处进行了 订正，并增加了图启权利！
[1]
2.组装电池 将两根碳棒的分别一端夹上一根带锷鱼夹的导线，用胶带固定在烧杯内壁相对的两处。 向烧杯内注入 50mL 与低压直流电源相连，两极（碳棒）随即产生大量气泡（负极产生 氢气，正极产生氧气）
2 H2O →
电解
2 H2↑ + O2↑
通电 60s 后断电，气泡仍然附着在电极表面[2]。 4.放电 将原来接电源正、负极的导线一端接在量程为 5V 的电压表正、负接线柱。刚接上电压 表时，指针偏转。这是由于电池两极发生如下反应： 负极：H2 - 2e- + 2 OH- = 2 H2O 正极：
1 2
O2 + H2O + 2 e- = 2 OH-
电压表的示数最大可达 1.5V。由于所使用的电磁式电压表不是内阻 r = ∞的理想电压表，工 作时有电流通过，电压会缓慢衰减[3]。
天启实验室原始资料 天启实验室纪念馆编辑整理
注：[1]不要对成滴的石蜡加热，小心喷溅出来。[2]不要振动电池，以免损失气泡。[3]电池 的电动势最大可达到 1.5V，将两个这样的燃料电池串联可使发光二极管发光。 图：放电中的燃料电池，电压表示数单位为毫伏(mV)
天启实验室原始资料 天启实验室纪念馆编辑整理
自制氢氧燃料电池
元素周期律
天启实验室 天启 2 年(2006) 7 月 7 日
材料：酒精灯，镊子，烧杯（100mL），带锷鱼夹的导线两根，胶带，低压直流电源(12V)， 电压表（直流，量程为 5V）；废旧 2 或 5 号锌锰电池的碳棒两根，氢氧化钾，水。 操作： 1.加工碳棒 用镊子夹持碳棒在酒精灯外焰加热灼烧，碳棒内部的黏合剂（石蜡）被蒸出，起火燃烧 ；待石蜡烧尽后再加热片刻，随即投入冷水中。重复上述操作 2~3 遍，碳棒表面就被加工 得疏松多孔。
氢-氧燃料电池原理的实验：
氢-氧燃料电池原理的实验：氢-氧燃料电池原理的实验:1.实验用品:2000mL的水槽一个，碳棒2 根(处理:将碳棒在酒精喷灯上灼烧至红热，迅速把它插到冷水中急速冷却，反复两次，再烘干即可.目的是使碳棒活化为疏松多孔的结构，有利于它吸附气体)，导线若干，演示用微安电流表(200μA)一个，演示用电解水装置一套，1mol/L 的KOH 溶液若干.2.实验操作过程:(1)按右图组装好仪器，把适量的1mol/L 的KOH 溶液倒入水槽和电解水装置，电解水装置接通12,16V的直流进行电解.(2)检验两电极中那一电极是生成氢气，那一电极是生成氧气， (3)同时将生成的氢气通进与微安电流表负极相连的碳棒附近和将生成的氧气通进与微安电流表正极相连的碳棒附近。
3(工作原理:电解水时生成的氢气和氧气通入碳棒，有部分吸附在碳棒上，当接上微安电流表形成回路后，电流表指针偏转，说明有电流通过，此装置变身为化学电源了，即氢、氧燃料电池。
原来吸附了氧气的电极作为正极，发生的反应,,,,为O+4e+ 2HO=4OH;吸附了氢气的电极作为负极，发生的反应为H-2e+2OH222==2HO;总反应为:2H + O== 2HO. 22224(构成的条件:燃料电池主要由正极(又称氧化剂电极)、负极(又称燃料电极)和电解质组成。
与其他电池不同，燃料电池的正、负电极本身不包含活性物质，只是催化和集流的转换元件(一般采用具有催化活性的导体做载体，载体吸附气体反应物在其多孔的表面上发生电极反应)，也是发生电化学反应的场所。
燃料电池的正、负极活性物质(即氧化剂和燃料)是由外部源源不断地输入到电池的正、负电极上，进行电催化反应，产生电能。
电极接触电解质溶液的层面完全被电解液浸透，接触气体的层面则被气体所充满，在电极内部形成气体、液体、固体电极之间的三相界面，正是在这一界面附近进行着电化学反应。
实验优点:(1)用简单、直观的方法说明了原电池、燃料电池放电的反应原理，学生很清楚地了解到燃料电池不是可燃物燃烧后产电。
简易氢氧燃料电池的制作
简易氢氧燃料电池的制作10111550142 尚云龙一、实验原理水电解时，为了增加其导电能力，加入电解液，如硫酸钠等作为电解液(硫酸、氢氧化钠、硝酸钾等均可)，电解时两极发生如下反应：阳极：2H2O →O2↑+4H++4e阴极：4H2O+4e →2H2↑+4OH-总反应：2H2O→2H2↑+O2↑在两极吸附满气体后，拆去外电源，使燃料电池放电，两极发生如下反应：正极：O2+4H++4e →2H2O负极：2H2+4OH-→4H2O+4e总反应：2H2+O2→2H2O二、实验用品仪器：学生电源及导线，发光二极管，烧杯，碳棒2根，煤气灯，固定装置，坩埚钳，石棉网试剂：硫酸钠溶液三、实验步骤1、将石墨碳棒放到酒精喷灯上加热至红热，立即放入装冷自来水的烧杯中，反复3～4次，即形成多孔碳棒。
2、如图装好实验装置，加入硫酸钠为电解液，两碳棒分别接通电源的正、负极，调节电压约5V，电解约1~2min。
3、关闭电源，马上拔下导线与电源相接的一端，将这端与发光二极管相接（注意正负极），二极管即被点亮。
4、记录灯亮时间。
四、实验现象电解后，阴极和阳极周围迅速有气泡产生。
且阴极上的气泡明显比阳极的要多。
（阴极H2，阳极O2，理论体积比2：1）关闭电源后将导线连接到发光二极管，长腿接原来的阳极（红线），短的接阴极（黑线）。
可以看到发光二极管发光，颜色是淡黄绿色的。
灯颜色逐渐变暗，连续发光90s。
五、实验相关讨论电解水的可逆理论电压大约为1.23v，理论上水的分解电压与溶液的pH无关。
但由于过电势、欧姆压降等因素，导致分解电压各不相同，但一般来讲，过电势就2v左右，欧姆压降一般在1v以内，所以实际电压控制在4v。
实验活动制作简单的燃料电池课件【新教材】人教版高中化学选择性必修一
课前篇素养初探
原理梳理
实验探究
实验反思
随堂检测
1.一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极,两电极插入 KOH 溶液中,
向两极分别通入乙烷和氧气,其电极反应式为 C2H6&,2H2O+O2+4e()
4OH-。有关此电池的推断正确的是
A.电池工作过程中,溶液的pH逐渐减小
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4.实验活动5 制作简单的燃料电池 课件【新教材】人教版（2019）高 中化学 选择性 必修一( 共10张 PPT)
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4.实验活动5 制作简单的燃料电池 课件【新教材】人教版（2019）高 中化学 选择性 必修一( 共10张 PPT)
原理梳理
实验探究
实验反思
课前篇素养初探 随堂检测
3.一种甲醇燃料电池采用铂或碳化钨作电极催化剂,在稀硫酸电解
实验活动5 制作简单的燃料电池
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1.理解燃料电池的工作原理,培养变化观念与平衡思想等核心 素养。 2.学会设计和制作氢氧燃料电池,培养科学态度与社会责任等 核心素养。
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原理梳理
实验探究
实验反思
课前篇素养初探 随堂检测
用惰性电极电解水的原理为: 2H2O 2H2↑+O2↑
氧燃料电池工作原理为:
液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。回答下列
问题:
已知:电池放电时发生反应的化学方程式为
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。 (1)该电池的正极上发生的电极反应是
;负极上
发生的反应电极是
。
(2)电解液中的H+向
(填“正”或“负”,下同)极移动;
向外电路释放电子的电极是
氢氧燃料电池生产工艺流程
氢氧燃料电池生产工艺流程氢氧燃料电池是一种透过水和氢气或是其他含氢原料来产生电力的设备。
相较于传统燃料电池，氢氧燃料电池无需热能的参与，因此较为高效且环保。
本文将详细介绍氢氧燃料电池产业生产工艺的流程。
一、前期准备：1. 原料准备：燃料电池生产的主要原料包括氢气、氢气能源贮藏材料、金属膜、电解质、活性材料以及导电材料等，在生产前需要储备充足。
2. 设备准备：需要准备生产燃料电池所需的化学设备、给水设备、电解质设备、测试设备等以及工作场所。
3. 技术人员准备：需要拥有一定的电化学、物理学及材料学知识的技术人员加入生产队伍。
二、制备氢气：1. 氢气制备：燃料电池生产的基础原料之一就是氢气，目前氢气的最常见源是通过水电解得到。
2. 氢气精制：制备出的氢气需要经过精制，包括去除掉杂质、油脂、水份等，确保氢气纯度超过95%。
三、配制电解质：1. 电解质配制：电解质是电池系统中的关键部分，为提高电池效率以及持久性，电解质的选取及调配必须得以保障。
2. 储存电解质：生产前需对电解质进行密闭确保维持纯净，同时需保证电解质储存环境的温度与湿度恰当。
四、预制电池芯片：1. 切割膜材：燃料电池中重要的组成成份为活性材料膜和金属膜，钢化膜需要先进行精细切割好相应的形状。
2. 金属化膜：将准备好的膜材表面铺上很小的金属粉末，使膜在电解质中金属化，以增大电极表面积。
3. 组装电极：将铺好金属粉末的膜和活性材料膜在电解质中组装，形成具有一定结构的电极。
五、预制电堆单元：1. 压制电池芯片：将制好的电极进行压制，使它们与电极压力适当并拼凑在一起。
2. 成型及堆叠：将组装好的电极层和电解质层进行成型和堆叠，制作成电堆的基本单元。
六、燃料电池堆组成：1. 装配电堆：将已制作成电堆的基本单元组装起来，形成燃料电池堆，这是最后的成型阶段。
2. 更换材料：由于材料的被腐蚀和电堆反应的需求，燃料电池堆需要定期的检修及更换其部件。
以上是氢氧燃料电池生产工艺流程的主要步骤，下面对各个环节做进一步的介绍。
实验活动14制作简单的燃料电池
实验活动14 制作简单的燃料电池实验目的1．理解燃料电池的工作原理。
2．设计和制作一个氢氧燃料电池。
实验用品U形管、石墨棒(石墨棒使用前应该经过烘干活化处理)、3～6 V的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表(或发光二极管、音乐盒等)。
1 mol·L－1 Na2SO4溶液、酚酞溶液。
实验步骤1．电解水。
在U形管中注入1 mol·L－1 Na2SO4溶液，然后向其中滴入1～2滴酚酞溶液。
在U形管的两边分别插入一根石墨棒，并用鳄鱼夹、导线连接电源。
闭合K1，接通直流电源开始电解，现象为：两极石墨棒均产生气泡，右侧石墨棒附近溶液变红。
2．制作一个氢氧燃料电池。
当上述电解过程进行1～2 min后，打开K1，断开直流电源。
将两根石墨棒用导线分别与电流表(或发光二极管、音乐盒等)相连，闭合K2，现象为：电流表指针发生偏转。
问题和讨论列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理。
－4e－===4H＋阳极：2H O－4e－===O↑＋4H＋一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正确的是（ ）A ．a 电极为正极，发生还原反应B ．H +由右室通过质子交换膜进入左室C ．该电池的工作温度页可以是高温D ．b 电极反应式为：3222NO 10e 12H N 6H O --+++=↑+ 【答案】D【分析】b 极上NO 3-→N 2、N 元素的化合价降低，发生还原反应，则b 是正极，电极反应式为2NO 3-＋10e −＋12H ＋═N 2↑＋6H 2O ；a 电极是负极，负极上葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO 2，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极；【详解】A ．由上述分析可知，b 电极是正极，a 电极是负极，故A 错误；B ．原电池工作时，阳离子移向正极，即H ＋由左室通过质子交换膜进入右室，故B 错误； C ．该电池是微生物燃料电池，高温能使蛋白质变性，所以该电池不能在高温下工作，故C 错误；D ．b 电极是正极，b 上NO 3-→N 2，则正极反应式为2NO 3-＋10e −＋12H ＋═N 2↑＋6H 2O ，故D 正确；故选D 。
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3. 将碳棒电极、烧杯、开关、发光二极管等按图1所示组装，并在烧杯中注入1mol/L
的Na2SO4溶液，液面至刚好浸没碳棒（此时开关均断开）。 4. 调节低压电源的电压到6V(经测量输出电压为7.2V)，分别将正、负极与上述实验 装置中的碳棒相连，闭合S1通电一段时间后断电，再闭合S2，此时的实验装置即 成为一个简易的氢氧燃料电池。
所需材料：玻璃烧杯（1个），碳棒（2根），开关（2个），发光二极管（一个）， 直流电源（干电池），导线若干 所需设备：电化学工作站，池实验装置
图3：发光二级管图形符号及管角极性的标志
三、实验步骤
1．多孔碳棒的加工 将石墨碳棒放到酒精喷灯上加热除去其中的胶质，并淬火3～4次，即形成多孔碳 棒，也就是多孔碳电极。 2. 采用独股铜芯(铜芯直径1mm)的胶皮电线拧成“麻花”状将碳棒电极固定于其中， 然后架在小烧杯口上(见图2)。
简单氢氧燃料电池制备
一、实验原理
利用多孔碳棒作燃料电池的正、负极，1mol/L的Na2SO4溶液作 电解质溶液。负极吸附氢气，正极吸附氧气。 氢氧燃料电池工作时，负极上的氢放出电子，发生氧化反应，正 极上的氧得到电子，发生还原反应。 电能 化学能，化学能 电能循环的过程。
电极反应 ：
二、实验器材与材料
四、实验数据和结果
分别改变电解时间、电解液浓度等变量，测试制成电池 的有关性能。
实验变量 电解时间1min 1mol/L Na2SO4 电解时间2min 1mol/L Na2SO4 电解时间1min 0.5mol/L Na2SO4 发光二极管 亮度 电压（V） 电流（mA） 电阻(Ω)
注：可自行稀释溶液
谢谢！