化学教学论实验报告——氢氧燃料电池的制作
氢氧燃料电池性能测试实验报告
表1实验控制条件参数表
实验一
实验二
实验三
风扇（W）
氢气流速（m3/h）
开路电压(V)
不同实验之间通过调整风扇功率、氢气流速得出多组不同数据。
图1
图形分析：
图中三条曲线中存在两个阶段，第一阶段迅速下降，第二阶段下降缓慢。说明在电流较小时，电流增加，电压迅速下降；到达阶段2后，电压下降变得缓慢。
理论分析：
氢氧燃料电池性能测试实验报告
氢氧燃
学号：
指导老师：
一、
1.了解燃料电池工作原理
2.通过记录电池的放电特性，熟悉燃料电池极化特性
3.研究燃料电池功率和放电电流、燃料浓度的关系
4.熟悉电子负载、直流电源的操作
二、
氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂，氧气作氧化剂氢氧燃料电池，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池，与原电池的工作原理相同。
理论上燃料电池的极化曲线存在三个阶段（骤降-平缓-骤降），但是实验数据做出的曲线并没有体现这一理论现象。其原因可能有二点：①实验数据采集不足，放电电流的设定还没有达到阶段3的电流值。②氢气流量不稳，氢气流量波动会导致实验数据采集出现问题。
结论：
1：当氢气浓度不变时，氧气浓度较高一组，在相同放电电流下，工作电 压较大。
具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。此过程水可以得到重复利用，发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。
氢燃料电池的原理及应用实验报告
氢燃料电池的原理及应用实验报告引言氢燃料电池是一种能够通过氢气与氧气的反应产生电能的装置。
它具有高效、清洁、环保等特点，被广泛应用于交通运输、能源储存等领域。
本报告将介绍氢燃料电池的工作原理以及它在实际应用中的一些实验结果。
原理氢燃料电池的工作原理基于氢气与氧气的反应产生水和电能的过程。
具体过程如下： 1. 氢气（H2）以及氧气（O2）在电极上发生电化学反应。
2. 在阳极上，氢气将电子丢失并且被氢气离子化（2H2 → 4H+ + 4e-）。
3. 在阴极上，氧气接受电子并与氢气离子结合形成水（O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O）。
4. 电子流经外部电路，产生电流。
5. 产生的水蒸气可以通过废气排出。
实验设备实验中我们使用了以下设备： - 氢气供应系统 - 氧气供应系统 - 双电极燃料电池- 电池测试仪实验步骤1.搭建氢气供应系统以及氧气供应系统，并将其连接至双电极燃料电池。
2.将双电极燃料电池与电池测试仪相连接，并设置相应参数。
3.打开氢气供应系统和氧气供应系统，调节供气量。
4.观察电池测试仪上的电流输出值。
5.将实验数据记录下来。
实验结果与讨论通过以上实验步骤和操作，我们得到了一系列实验结果，并对其进行了分析和讨论。
以下是其中一些重要结果： - 在不同供气量下，电池的输出电流存在一定的线性关系。
- 实验结果显示，提高氢气供应量可以提高燃料电池的输出电流。
- 实验过程中，没有观察到明显的能量损失或副产品产生。
根据以上实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 氢燃料电池是一种高效且环保的能源转换装置。
2. 在实际应用中，适当增加氢气供应量可以提高燃料电池的输出性能。
3. 氢燃料电池可以作为替代传统能源的一种可行选择。
结论氢燃料电池是一种清洁、高效的能源转换装置，能够通过氢气与氧气的反应产生电能。
通过实验，我们验证了氢燃料电池在不同供气量下的输出特性，并得出了一些实验结论。
在实际应用中，氢燃料电池具有广阔的发展前景，可以成为替代传统能源的一种可行选择。
氢氧燃料电池的制作
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。
制作简单的燃料电池实验报告
制作简单的燃料电池实验报告
实验名称：简单燃料电池的制作与测试
实验目的：通过制作简单的燃料电池，了解燃料电池的基本原理和工作过程，并掌握燃料电池在实际应用中的一些特点和技术要求。
实验材料：
- 氢氧化钠(NaOH)溶液
- 活性炭粉末
- 铂丝
- 电线
- 氢气瓶
- 氧气瓶
- 两个玻璃杯
- 两块不同大小的木板
- 电压表
实验步骤：
1. 将一个玻璃杯放置于大木板上，将活性炭粉末放入玻璃杯中，并加入适量的NaOH溶液，搅拌均匀，使其成为糊状物。
2. 在另外一个玻璃杯中，添加干净的水和适量的NaOH溶液，搅拌均匀，作为负极。
3. 将铂丝固定在小木板上，然后将铂丝浸泡在活性炭糊中，作为正极。
4. 将产生的氢气从氢气瓶中送入活性炭糊中，同时将氧气从氧
气瓶中送入负极玻璃杯中。
5. 通过电线连接正、负极，使用电压表检测燃料电池的输出电
压和电流。
实验结果：
在实验过程中，我们观察到了燃料电池产生了明显的电流，同时也测量到了其输出的电压和电流。
通过测量和计算可知，该燃料电池的平均输出电压为0.7V，平均输出电流为0.2A。
实验结论：
通过本次实验，我们深入了解了燃料电池的基本原理和工作过程，并掌握了一些燃料电池在实际应用中的特点和技术要求。
同时，我们通过自己亲手制作燃料电池的方式，更好地理解了其内部构造和工作原理，这对于今后进一步学习和研究燃料电池技术具有重要的意义。
9 实验活动5 制作简单的燃料电池
2
3
3.列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理。
提示：在氢氧燃料电池中，电解质溶液可以是酸性的，也可以是碱性的。在电解水时，为增强导电性，常在水中滴加几滴稀硫酸或 溶液等电解质溶液。
1
2
3
电化学反应
氢氧燃料电池（电解质溶液为酸性）
电解水（向水中滴加几滴稀硫酸）
氧化反应
负极：
阳极：
电解水 制作一个氢氧燃料电池。
1
2
3
实验操作
实验现象
（1）在 形管中注入 溶液，然后向其中滴加 滴酚酞溶液。在 形管的两边分别插入一根石墨棒，用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合 ，接通直流电源开始电解
两极均有气泡产生，连接电源负极的石墨棒附近溶液逐渐变红色
（2）当上述电解过程大约进行 后，打开 ，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
电流表指针发生偏转（或二极管发光、音乐盒发出乐音等）
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2
3
问题和讨论
1.电解水时，选用硫酸钠溶液而不用蒸馏水，为什么？
提示：硫酸钠溶液的导电性好，电解效率高惰性电极电解硫酸钠溶液时，阳离子放电顺序为 ， 在阴极得电子生成氢气，而阴离子放电顺序为 ， 在阳极上失电子生成 ，故实质上是电解水。
实验活动5 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
1.仪器： 形管、石墨棒（石墨棒使用前应该经过烘干活化处理）、 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）。
2.试剂： 溶液、酚酞溶液。
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实验装置
1
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• LI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(200 u A)-个，演示用电解水装置一套，lmol/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lmol/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0+4e+ 2H0二40H;吸附了氢气的电极作为负极，发生的反应为H-2e+20H222=2H0;总反应为：2H + 0= 2H0. 22224（构成的条件:燃料电池主要由正极（乂称氧化剂电极）、负极（乂称燃料电极）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）是山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。
氢氧燃料电池【范本模板】
一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(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．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2 + 2e—=== 2H+ ，2H+ + 2OH- === 2H2O，所以:负极的电极反应式为：H2 –2e- + 2OH- === 2H2O；正极是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，正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH—。
2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极的电极反应式为:H2 +2e—=== 2H+正极是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，因此正极的电极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2- ，2O2—+ 4 H+ === 2H2O)3. 电解质是NaCl溶液(中性电解质)负极的电极反应式为：H2 +2e—=== 2H+正极的电极反应式为: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+ 和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正极的电极反应式为:3O2+12e- + 6H20===12OH-负极的电极反应式为:CH4O —6e-+8OH- === CO32—+ 6H2O2。
燃料电池实验报告
燃料电池实验报告摘要：本实验旨在研究燃料电池的性能和工作原理。
通过构建一个简单的燃料电池系统，利用氢气和氧气在阳极和阴极之间发生化学反应，发电的过程来验证燃料电池的工作原理。
通过实验结果可以观察到燃料电池在不同条件下的电流和电压变化情况。
1. 引言燃料电池作为一种环保、高效的能源转换装置，受到了广泛的关注。
与传统燃烧方式相比，燃料电池以直接转化化学能为电能，具有效率高、排放低的优势，因此在交通运输、能源储备等领域具有重要应用前景。
2. 实验方法2.1 实验材料本实验所需材料包括氢气和氧气，以及阳极和阴极。
2.2 实验装置本实验使用的装置包括燃料电池、电流表、电压表和导线。
2.3 实验步骤1) 将阳极和阴极分别连接到燃料电池的相应接口上。
2) 通过导线将阳极和阴极连接到电流表和电压表上。
3) 使用给定的氢气和氧气通过燃料电池。
4) 记录电流表和电压表上的读数。
5) 更改实验条件，如改变气体流量、温度等，重复步骤3和步骤4。
6) 根据实验结果分析燃料电池的性能和工作原理。
3. 实验结果和分析根据实验数据，我们可以绘制出燃料电池在不同条件下的电流和电压变化曲线。
随着氢气和氧气的流量增加，燃料电池的电流和电压也随之增加。
这说明氢气和氧气的供应是影响燃料电池性能的重要因素。
此外，我们还可以观察到燃料电池在不同温度下的性能差异。
随着温度的升高，燃料电池的电流和电压都有所增加。
这是因为在较高温度下，氢气和氧气的反应速率更快，从而提高了燃料电池的发电效率。
4. 结论本实验验证了燃料电池的工作原理，并观察到了燃料电池在不同条件下的电流和电压变化情况。
实验结果表明，氢气和氧气的供应以及温度是影响燃料电池性能的重要因素。
通过对燃料电池的研究，我们可以更好地理解其在能源转换中的应用前景。
未来，我们可以进一步探索如何优化燃料电池的结构和材料，提高其能量转化效率，使其成为一种可持续发展的能源解决方案。
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化学教学论实验报告——氢氧燃料电池的制作
化学系2011级化学2班罗晗 10111550218
一、实验方程式、装置：
1、电解水时，选用1mol/L硫酸钠溶液作为电解质溶液，两极发生如下反应：
阳极：2H2O =O2+4H++4e-
阴极：4H2O +4e- =2H2+4OH-
2、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-
3、实验装置：
二、实验注意事项：
1、在实验过程中，燃料电池具有正负极，应当正确判断其正负极，防止二极管的电极接反，最终导致其不能发光。
发光二极管灯脚有正、负极之分，长脚为正极，短脚为负极。
如不能识别，可直接用燃料电池接试，如不发光，说明接反了，交换一下电极即可。
2、由于普通碳棒表面较为光滑，所以在电解过程中难以吸附较多的氢气和氧气，导致发光二极管发光时间较短，实验效果不明显，所以要把普通炭棒置于高温火焰上灼烧到发红，立即投入冷水中使其表面变得粗糙多孔，使其在电解水时可吸附较多的氢、氧气体。
三、实验思考：
1、电解质溶液的种类对最终发光二极管的发光时间有何影响？
答：经过查阅资料得知，电解质溶液的种类对最终发光二极管的发光时间具有较大影响，设计实验分析其影响大小，实验结果如下表：
由此可知，电解质溶液的种类对二极管发光时间具有较大影响，因为不同种溶液电离出的离子种类不同，其最终产生的离子数目也不同，从而导致其导电能力不同，最终的二极管发光时间也就不同了。
如上面实验可以看出，硫酸与氢氧化钠的导电能力相似，其电解出的离子数目相近；而硫酸钠电离出的离子出较多，导电能力较强。
2、为何要将碳棒进行淬火？是否淬火次数越多越好？
答：由于普通碳棒表面较为光滑，所以在电解过程中难以吸附较多的氢气和氧气，即最终成为燃料电池所能储存的电能较少，最终的发光二极管发光时间较短，实验效果不明显。
而把普通炭棒置于高温火焰上灼烧到发红，立即投入冷水中使其表面变得粗糙多孔，则会使其在电解水时可吸附较多的氢、氧气体，最终储存的电能较多，发光二极管的发光时间也较长。
但是并不是淬火次数越多越好，因为淬火次数越多，消耗的炭就越多，则更容易使得碳棒断裂，所以淬火的次数应根据实际情况判断，使得碳棒能负载的气体最多为最佳。
3、燃料电池的工作原理是什么？有什么优缺点？
答：燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极．和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在入的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）是在反应的同时源源不断地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置，这类电池具有转换效
率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点，但由于成本高，系统比较复杂，仅限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。
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。
具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。
它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。
最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电解质。
工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。
氢在负极分解成正离子H+和电子e-。
当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。
用电的负载就接在外部电路中。
在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。
这正是水的电解反应的逆过程。
此过程水可以得到重复利用，发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。
燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。
燃料电池的优势，科技手段中，尚没有一项能源生成技术能如燃料电池一样将诸多优点集合于一身，它具有：能源安全性、国防安全性、高可靠度、供电燃料多样性、高效能、环境亲和性、可弹性设置、用途广等有点。
但是燃料电池也有很多缺点是现在的科技难以克服的，如：燃料电池造价偏高、反应启动性能较差、反应性与稳定性常是不可兼得、碳氢燃料无法直接利用、氢气储存技术较差、氢燃料基础建设不足等。
4、本实验有何缺陷？应当如何改进本实验？
答：在本实验中，选用了发光二极管作为燃料电池存在电势差和放电的指示灯，起着反映电池制作实验成功与否的直观指示作用，为了便于实验，可以用敷铜板制作了印刷电路板当作“指示灯座”，将发光二极管焊接到电路板上，并标出正、负极，再在线路板上焊上导线，由该导线进行连接，这样既可以使发光二极管相对固定，便于观察发光情况，又可以有效避免发光二极管在实验中管脚折断或连
接中短路等情况的发生。
在进行实验时,可以采用独股铜芯的胶皮电线拧成“麻花”状将碳棒电极固定于其中，然后架在小烧杯口上，用焊有导线的鳄鱼夹直接夹住碳棒上端，正极的都用红色导线连接，负极的都用黑色导线连接，进行电路连接时，改用一个双刀双掷开关，当开关铡刀合向 A 侧时是电解装置，制得实验所需的“燃料”氢气和氧气，当开关铡刀合向B 侧时就是制得燃料电池的工作电路，这样就使电路连接简化，也使得实验操作更为方便和简捷。
在整个过程中，发生了电能转变为化学能—化学能又转变成电能—电能转变为光能等一系列的变化，而其中由化学能又转变成电能的过程正是制作的简易燃料电池的实现。