氢氧燃料电池的制作
简单氢氧燃料电池制备
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！
(完整)氢氧燃料电池简介
氢氧燃料电池简介燃料电池是一种能量转换装置.它可以按电化学原理,等温地把储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能.如图1所示,对于氢氧燃料电池，在其阳极（负极)上，氢气发生氧化反应，失去电子变成氢离子：-++→e 222H H (1）在阴极（正极)上,氧气发生还原反应，得到电子，并与氢离子结合生成水：O H e H O 222221→++-+ (2） 燃料电池的总反应为：O H O H 22221→+ （3) 即氢气与氧气发生反应生成了水。
图1 燃料电池工作原理示意图值得注意的是，氢气和氧气通过燃料电池所发生的反应，与常规的氢气在氧气中发生的直接氧化（例如燃烧）反应的过程大不一样。
在燃料电池中氢气与氧气并不直接接触，反应是必须通过阴极、阳极以及二者之间的电解质进行.在反应的过程中，在阳极由氢释放的电子会通过外电路负载流到阴极；氢离子则通过具有氢离子（质子）导电性的聚合物薄膜(PEM)扩散到阴极.燃料电池与常规的化学电池（例如锰锌干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等）不同，它的燃料（例如氢气）和氧化剂（例如氧气）并不储存在电极中,而是储存在电池以外的储罐中，在其工作期间,需要不断向电池中输入燃料和氧化剂，同时排放反应产物。
因此，从工作方式上看，燃料电池更像常规的汽油或柴油发电机.燃料电池的主要特点：(1）高效率在燃料电池工作的过程中，化学能直接转变成了电能，并不经过常规燃料燃烧方法发电所经历的燃烧释放热能供给热机做功,再把机械功转变为电能的复杂过程。
由于燃料电池发电不必经历热机过程，所以也就不受卡诺循环的效率限制,因此燃料电池具有很高的效率，其理论效率高达85％以上，即使在受到各种极化限制的情况下,其能量转化效率仍然可以达40%～60％。
若实现热电联供，燃料的总利用率可以高达80%以上.（2）环境友好由于燃料电池的能量转化效率很高，因此即使使用由矿物燃料转化得到的富氢气体为燃料进行发电，排放的温室气体量也要少于传统的火力发电.如果使用氢气作为燃料，反应产物是非常洁净的水,完全没有污染.由于燃料电池的发电过程无需经历高温燃烧过程，因此避免了会导致空气污染的氮氧化物的产生.（3）安静燃料电池发电是按电化学原理工作的，运动部件极少,因此工作时非常安静,噪声很低。
氢燃料电池原理知乎
氢燃料电池原理
氢燃料电池是一种利用氢气作为燃料来产生电能的设备，其工作原理基于电化学反应。
以下是氢燃料电池的基本原理：
1. 氢氧反应：氢燃料电池的核心反应是氢气与氧气的氧化还原反应，通常称为氢氧反应。
在氢燃料电池中，氢气（H₂）从阴极（负极）进入电解质膜，氧气（O₂）从阳极（正极）进入电解质膜。
在电解质膜中，氢气的电子（H⁺）与氧气的氧（O₂⁻）发生反应，生成水（H₂O）。
2. 催化剂：为了促进氢氧反应的进行，氢燃料电池中使用了催化剂。
常用的催化剂是铂（Pt），它可以加速氢氧反应的速率，降低反应的活化能。
3. 电解质膜：电解质膜是氢燃料电池的重要组成部分，它具有离子通透性，即允许阳离子（H⁺）通过，但阻止电子的流动。
电解质膜的作用是在氢氧反应中维持离子传输，同时防止电子短路。
4. 电流产生：在氢燃料电池中，电子从阴极流出，通过外部电路进行工作负荷的供电，然后返回到阳极。
这个外部电路上的电流就是通过氢燃料电池产生的电流。
5. 热能产生：氢燃料电池的反应过程是一个有放热的过程，因此在工作过程中会产生一定的热能。
这些热能可以进行热回收，提高氢燃料电池的能量利用效率。
总的来说，氢燃料电池利用氢气与氧气的氧化还原反应来产生电能。
通过电解质膜、催化剂和外部电路的协同作用，氢燃料电池能够将氢氧反应产生的电子流转化为实际可用的电流，供给电力设备使用，并产生水和热能作为副产品。
这种电化学反应的原理使氢燃料电池成为一种清洁、高效的能源转换技术。
化学电源——氢氧燃料电池(原始版)
氢氧燃料电池hydrogen oxygen fuel cell氢氧电池是一种以氢、氧作为燃料的，将氢氧反应的化学能转化为电能的燃料电池，它可以在较低的工作温度下把氢氧反应在电池中释放的化学能直接且连续的变为电能。
氢氧电池的燃料氢是燃料电池的最佳燃料。
同时氢氧电池是技术上比较成熟并得到多方面应用的燃料电池。
氢氧燃料电池的理论比能量达3600瓦·时/公斤。
单体电池的工作电压一般为0.8～0.97伏,为了满足负载所需的工作电压，往往由几十个单体电池串联成电池组。
一、工作原理氢氧燃料电池工作时，向阳极和阴极分别输入氢气和氧气（或空气），氢气和氧气在电极与电解质间的界面上发生电极反应，同时向外电路输出电流。
二、电极反应若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为：2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正极为：O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为：2H2-4eˉ=4H+（阳离子），正极为：O2+4eˉ+4H+=2H2O三、优缺点1、优点（1）发电效率高传统的大型火力发电效率为35%~40%。
氢氧燃料电池的能量转换效率可高达60～80%，为内燃机的2～3倍；此外，火力发电必须达到一定规模后才具有较高的发电效率，而燃料电池的发电效率却与规模无关。
（2）发电环境友好发电时不会排放尘埃，二氧化硫，氮氧化物和烃类等火力发电时会排放的污染物。
并且氢氧电池按电化学原理工作，运动部件很少。
因此工作时安静，噪音很低。
（3）动态响应性好、供电稳定燃料电池发电系统对负载变动的影响速度快，无论处于额定功率以上的过载运行或低于额定功率的低载运行，它都能承受，并且发电效率波动不大，供电稳定性高。
（4）自动运行氢氧燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简单，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合（如空间站和航天飞机）的电源。
（5）氢氧燃料电池电站采用模块结构，由工厂生产各种模块，在电站的现场集成，安装，施工简单，可靠性高，并且模块容易更换，维修方便。
氢氧燃料电池反应原理
氢氧燃料电池反应原理
氢氧燃料电池，是一种利用氢气和氧气作为燃料，通过电化学反应产生电能的器件。
它的反应原理可以简述为：在阳极处，氢气在被催化剂催化的情况下，发生氧化反应生成
氢离子和电子；在阴极处，氧气在被催化剂催化的情况下，发生还原反应，接受氢离子和
电子，生成水。
在这个过程中，电子从阳极流经外部负载经过电子传导体，到达阴极，形
成电路，从而产生电能。
氢气在阳极的氧化反应
H2 → 2H+ + 2e-
在反应中，一分子的氢气接受两个电子和释放两个质子，形成两个氢离子和两个电子。
这是一个可逆反应，当有外部电流通过电池时会倾向于发生氧化反应。
氧在阴极发生的还原反应可表示为：
整个反应过程
在这个反应中，两个氢分子和一个氧分子在催化下发生反应，生成两个水分子和电能。
这个反应可以在常温常压下进行，不会产生有害物质，是一种高效、环保的电源，因此在
航空、汽车等领域拥有广泛应用前景。
总结
氢氧燃料电池的反应原理是在催化剂的作用下，氧气和氢气在电化学反应中发生氧化
和还原反应，形成水和电能。
这种反应不会产生有害物质，是一种高效、环保的电源。
简单的燃料电池
简单的燃料电池1、氢氧燃料电池在U形管中加入1mol/L的Na2SO4溶液，并滴入2滴酚酞溶液。
用导线将两根石墨棒与电流表相连，组装成如图所示的电路。
向两边的石墨棒上分别通入氢气和氧气。
电流表指针发生偏转，通入氧气的石墨棒附近的溶液变红色。
反应一段时间后，停止通入气体，振荡U形管，红色褪去。
负极：2H2－4e－===4H＋正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应式：2H2＋O2===2H2O通氧气的一端是正极区，反应过程中生成OH－，酚酞变红色。
两极生成的OH－和H＋的物质的量相等，所以振荡溶液，红色褪去。
2、乙醇燃料电池将上面装置中的氢气换成乙醇蒸气，电解质溶液换成KOH溶液，其它不变。
同样可以看到电流表的指针发生偏转，说明也形成了燃料电池。
乙醇在负极失电子，生成二氧化碳，但电解质是KOH，会与CO2反应生成K2CO3。
负极：C2H5OH－12e－＋16OH－= 2CO32-＋11H2O正极：O2＋2H2O＋4e－= 4OH－3、乙烯催化氧化成乙醛(CH3CHO)可设计成如图所示的燃料电池，请回答下列问题。
(1)请在装置图中标出正、负极和反应物。
(2)分析电池中电子的移动方向：_________，电解质溶液中H＋的移动方向：________。
(3)写出此燃料电池的正极反应式：_____________，总反应式：_________。
(4)若有2 mol乙烯参与反应，理论上转移的电子数为________。
答案：(1)(2)电极a→导线→电极b从左向右(3)O2＋4e－＋4H＋= 2H2O2C2H4＋O2→2CH3CHO(4)4N A分析：结合原电池的工作原理和装置图，a是负极，b是正极，磷酸作电解质。
负极上乙烯失电子生成乙醛，从组成上看是得1个氧原子，相当于失去2个电子，电极反应式为:C2H4 + H2O -2e- = 2H+ + CH3CHO正极上氧气得电子：O2＋4e－＋4H＋= 2H2O两式叠加得总反应式。
氢氧燃料电池
氢氧燃料电池一、简介燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。
从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。
但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。
由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。
二、结构图三、材料电极:多孔石墨电极负极:氢气正极:氧气电解质:酸溶液(如稀H2SO4)或碱溶液(如KOH)四、原理1、氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂，通过相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。
电池反应 2H+O=2HO 2222、电极反应(与电解质种类有关)1)若电解质溶液是碱、盐溶液，则负极反应式为:2H + 4OHˉ-4eˉ== 4H0 22正极为:O + 2HO + 4eˉ== 4OHˉ 222)若电解质溶液是酸溶液，则负极反应式为:+2H-4eˉ=4H(阳离子) 2+正极为:O+4eˉ+4H=2HO 22+在碱溶液中，不可能有H出现，在酸溶液中，不可能出现OHˉ。
五、评价优点:能量利用率高(约80%，普通燃烧为30%)清洁环保，可连续使用污染轻，产物主要是水缺点:现在技术还不太成熟，还没有形成产业化，而且对膜的要求很高。
另外，催化剂还需要使用铂金，造价比较高，而且在使用中可能会产生有害气体。
六、如何制作材料:石墨电极水槽(溶液为NaCl溶液)1.实验步骤1)将石墨电极放入水槽中，连接在6V直流电源上，并通上电(电解水)现象:2)断开电路，取下电池，串连入灵敏电流计，观察现象。
评价:由于是在家中实验，材料较不充足，使用了食盐水，因而导电性与稀硫酸或KOH溶液相比较差。
并且在实验中，灵敏电流计的示数很快减小，产生的电流较小。
氢氧燃料电池总反应方程式
氢氧燃料电池总反应方程式氢氧燃料电池（Hydrogen-Oxygen Fuel Cell，简称HOFC）是一种将氢气和氧气通过电化学反应转化为电能的设备。
其总反应方程式可以表示为：2H2(g) + O2(g) -> 2H2O(l)在这个方程式中，H2代表氢气，O2代表氧气，H2O代表水。
这个反应式可以被解释为两个氢气分子和一个氧气分子在电解质溶液中被分解为两个水分子。
为了更好地理解这个反应方程式，让我们深入了解氢氧燃料电池的工作原理和结构。
氢氧燃料电池的工作原理氢氧燃料电池基于氢气和氧气的氧化还原反应产生电能。
在一个典型的氢氧燃料电池中，有两个电极——一个阴极和一个阳极。
阳极是氧化剂，通常由铂催化剂涂层的碳纸制成。
阴极是还原剂，通常由铂催化剂涂层的碳纸或炭布制成。
在氢氧燃料电池中，氢气被输入到阳极侧，同时氧气被输入到阴极侧。
在电解质膜中，氢气发生氧化反应并释放出电子，生成氢离子（H+）。
这些氢离子穿过电解质膜，沿着电子流的方向移动到阴极侧。
在阴极侧，氧气与电子和氢离子发生还原反应，生成水。
通过这个过程，氢氧燃料电池将氢气和氧气的化学能转化为电能，同时产生水作为副产品。
氢氧燃料电池的结构氢氧燃料电池通常由多个单元组成，每个单元包括电解质膜、阳极、阴极和电解质质量传递层组成。
电解质膜电解质膜是氢氧燃料电池中的关键组件之一。
电解质膜需要具备良好的离子导电性和低电子导电性。
典型的电解质膜材料包括质子交换膜（Proton Exchange Membrane，简称PEM）和固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）等。
阳极和阴极阳极和阴极是两个进行氧化还原反应的电极。
阳极上有铂催化剂涂层，用于促进氢气的氧化反应。
阴极上也有铂催化剂涂层，用于促进氧气的还原反应。
这些催化剂可以加速反应速率，降低反应的能量阈值。
电解质质量传递层电解质质量传递层在电解质膜和电极之间发挥着重要的作用。
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氢氧燃料电池的制作
燃料电池是一类新型化学电池。
氢气、氧气、甲烷等都可以成为它的原料。
它具有能量转化率高、无污染、节约金属资源等优点，具有巨大的应用价值。
但是，由于这类电池必须用特殊的催化剂，而该类催化剂现在制造困难，价格昂贵，所以，这类电池还不能普及，仅能应用于人造卫星、太空站等高科技领域。
我们运用已学过的原电池、电解池知识，在学校科技活动中，我创新制作了可用于演示的氢氧燃料电池，效果很好．现介绍如下：
一．用具和原料
U型管，石墨碳棒，分液漏斗，酒精喷灯，低压直流电源，30%的氢氧化钠溶液（或30%的稀硫酸），橡皮塞（双孔），导线等。
二．制作原理
用多孔碳棒作燃料电池的正、负极，30%的氢氧化钠溶液作电解质溶液。
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：负极2H2+4OH-_4e=4H2O
正极O2+2H2O+4e=4OH-
总反应2H2 + O2= 2H2O
三．制作过程
1.多孔碳棒的加工
将石墨碳棒放在酒精灯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.把多孔碳电极、U型管、分液漏斗、橡皮塞（双孔）按图所示组
装；再通过分液漏斗向U型管中注满氢氧化钠溶液，密闭。
3.氢气、氧气的制备
调节低压直流电源的电压到6伏，并把其正、负极分别与图装置中的两个碳棒电极相连接；接通电源，电解氢氧化钠溶液制取氢气、氧气，且制得的氢气与氧气的体积比为2:1.去掉电源，上图所示装置就成为一只氢氧燃料电池。
四．氢氧燃料电池的工作
氢氧燃料电池的正、负极分别与灵敏电流计的正、负极连接，可以看到电流计指针偏转。
如果把两个氢氧燃料电池并联，再与发光二极管串联，二极管发光。
经实验测定，一只氢氧燃料电池可提供0.1安以上的电流，1.5伏以上的外电压。
果类催熟剂的实验室配制
果类植物在开花前新陈代谢非常旺盛，在该时期提高氧气的浓度，对促进果实早熟、提高水果的营养成分和质量具有重要作用。
在学校的生物课外实践活动中，经过几年的试验，我研制出过氧化氢果类催熟剂。
过氧化氢易分解放出氧气，通过植物的叶脉吸收和在叶面分解可以使局部形成富氧状态，从而促进果类早熟。
试验结果表明，用该制剂在果类开花前5----10天内进行叶面喷施3---5次，即可提7---10天得到糖度高、着色好、果大肉厚、品质优良、成熟的水果。
一．成分及配制表
二．说明和优点
1.配制：分别按表中配方量将过氧化氢、柠檬酸和十二烷基磺酸钠溶于水，搅拌均匀即可使用。
其中过氧化氢是本剂的主要成分，具有催熟作用；柠檬酸用作稳定剂；十二烷基磺酸钠起湿润和吸附作用。
2.本制剂即配即用，以免过氧化氢分解失效。
最好在开花前10天内叶面喷洒3----5次，每次用量25升/100米2 。
3.特点：本制剂无毒无污染，使用方便，原料易得，成本低廉。