关于氢氧燃料电池的教学实验燃料电池是一种将化学能直接转化为

1、关于氢氧燃料电池的教学实验燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的发电装置，这种装置工作时，人们向它源源不断地提供燃料，同时获得持续不断的电能输出。科学家们预言，燃料电池将成为下个世纪获得电力的重要途径。氢氧燃料电池将氢气和氧气反应时的化学能直接转为电能。它具有能量转换效率高、污染小等优点。一种10kw20kw的碱性h2o2燃料电池已成功地用于航天飞行。为了使中学化学教学紧跟当今科技发展的步伐，激发学生对于化学科学的学习兴趣，培养他们的动手能力，我们设计了中学化学教学活动中演示用的氢氧燃料电池实验，可供中学化学活动课实践中的学生操作和教师的课堂演示。1实验目的使学生了解燃料电池的工作原理，熟悉并

2、操作教学演示用的氢氧燃料电池。2实验原理氢氧燃料电池工作时，氢分子首先在电极催化剂钯作用下离子化，再与氧起反应生成水。具体的电池反应可表示如下：电池总反应为：e=0.401（0.828）=1.229v由于该反应的所以，该种燃料电池的理论效率为：本实验为碱性氢氧燃料电池，采用3040koh溶液为电解液，pd粉为催化电极，在常温下工作。电池的优点是氧在碱液中的电化学反应速率比酸性液中的速率大。理论上，可有较大的电流密度和输出功率。3实验仪器和药品仪器和材料：烧杯、量筒、电磁搅拌器、滤纸、h型管（自制）、细铜棒两根、细玻璃管两根、橡皮管、螺旋夹两个、长u型塑料管、双孔塞、三孔塞、电压表、毫安表、电阻

3、（20）、计时表药品：二氯化钯（pdcl2）、细铁丝网、6 mol/l盐酸、30氢氧化钾溶液、蒸馏水、氢气、氧气4实验步骤（1）按图1 搭好装置。双孔塞与三孔塞都各带有一细铜棒（作为电极与外电路相连）、一细玻璃导管（通入气体）；注意三孔上有一塑料管应伸入h型管底部（外与带刻度的量筒相连接）；检验装置气密性。（2）电极的制备二氯化钯溶液的配制：称取0.3g二氯化钯放入500 ml大烧杯中，加入300 ml水。该溶液用电磁搅拌器搅拌60 min90 min，直至二氯化钯全部溶解，溶液由开始的浑黄色转变为红褐色。取两块长30cm、宽10 cm细铁丝网，用6 mol/l盐酸浸泡处理，以除去表面的铁锈及

4、其他杂质，取出后先用自来水冲洗，再用蒸馏水清洗后，放入二氯化钯溶液中再浸泡20min，最后溶液呈黑色。将处理后的铁丝网用吸水纸吸干，各与一张滤纸一同卷成层状圆柱体。（3）将上述与滤纸一同卷成层状圆柱体的铁丝网作为电极分别装入自制的h型管的左右管中，塞上橡皮塞，注意使铜电极与铁丝网相接触。（4）向装置中加入浓氢氧化钾溶液（本实验中用30氢氧化钾水溶液）作为电解液，待充满后，用螺旋夹夹紧a处和b处两橡皮管。（5）用启普发生器制取氢气，通过a皮管缓慢地将氢气充入h型管的左管，根据被排入量筒的氢氧化钾的体积数使充入氢气的量约为40ml。（6）将氧气袋中氧气充入h型管的右管中，同样根据被排入量筒中的氢氧

5、化钾体积数使氧气的充入量约为20 ml。（7）在一定时间间隔下，用电压表测开路电压；再用电压表和毫安表测量接有一定负载（本实验中为20）时的电压与电流。注意及时记录实验数据。5实验结果与讨论（1）开路电压随时间变化的u-t图，见图2。本实验中连续测量历时65h35 min；电压范围：0.427v0.940v，变化幅度0.503v。从图2可以看出，第8h到第65 h之间电压变化不大（0.916v0.940v），前8h变化较大（0.437v0.929v）。将前8h的u-t图进行放大，得到图3。从图3可见，自制的氢氧燃料电池在2h后电压即达到稳定状态。可见该实验中的氢氧燃料电池在开路情况下电压稳定性好，从一个侧面说明了电池低的自放电速率。（2）给燃料电池接上负载（20），持续放电共5h37min。此间电压降低0.262v（0.438v0.176v），电流变化为（19.8 ma8.01ma），降低11.8ma，见图4。燃料电池是一种连续的发电装置，发电过程中应不断地向电池中加入燃料（h2）和氧化剂（o2）。我们为了教学中演示的方便，采取了一次加入燃料和氧化剂的方法，故放电曲线不很理想。（3）关于催化电极用金属钯（pd）做催化电极制成的用于教学的氢氧燃料电池具有以下优点：到达稳定的开路电压时间短，开路电压稳定时间长，电压值较高。但由于二氯化钯价格较高，实际的学生活动课实践中可用