氫氧燃料電池

1、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、處理和分析：1、 實(shí)驗(yàn)1：根據(jù)光源和太陽(yáng)能電池的距離以及入射光角度的變化測(cè)量太陽(yáng)能電池的光電流和短路電流（1） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：距離/cm短路電流/mA開路電壓/V太陽(yáng)能電池內(nèi)阻/563.00 2.7343.33 1031.20 2.5782.37 1517.70 2.47139.55 2012.80 2.42189.06 257.90 2.34296.20 306.06 2.29377.89 354.48 2.21493.30 403.60 2.15597.22 （2） 實(shí)驗(yàn)圖像：a. 開路電壓-距離圖像：分析：由圖像可以看出，太陽(yáng)能電池的開路電壓隨距離的增加而減小，其變化規(guī)律可以在距離

2、不超過40cm時(shí)近似為線性。 經(jīng)計(jì)算，其斜率大約為-0.0166V/cm。 造成曲線斜率略有起伏的原因可能是實(shí)驗(yàn)中測(cè)量時(shí)的隨機(jī)誤差以及光源與太陽(yáng)能電池間的距離和角度有輕微的抖動(dòng)變化。b. 短路電流-距離圖像：分析：由圖像可以看出，太陽(yáng)能電池的短路電流隨距離增大而減小，呈明顯的非線性關(guān)系，據(jù)估計(jì)可近似為反比例關(guān)系。 利用excel軟件計(jì)算出的短路電流（mA）與距離（cm）之間的函數(shù)關(guān)系可近似為： c. 太陽(yáng)能電池內(nèi)阻-距離圖像：分析：由圖像可以看出，距離越大，太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻越大，提供電能的效率越低。 其曲線變化關(guān)系從圖像中無法判斷。（3）總結(jié)：太陽(yáng)能電池板的空載電壓與電流都隨著距離增大而減小，

3、內(nèi)阻隨著距離增大而增大。即距離越大，太陽(yáng)能電池板能提供的功率和效率都越低。這里介紹一下太陽(yáng)能電池的工作原理：太陽(yáng)能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí)，就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。當(dāng)光照射到pn結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在半導(dǎo)體內(nèi)部P-N結(jié)附近生成的載流子沒有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)部電場(chǎng)的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲(chǔ)存了過剩的電子，p區(qū)有過剩的空穴。它們?cè)趐-n結(jié)附近形成與勢(shì)壘方向相反的光生電場(chǎng)。光生電場(chǎng)除了部分抵

4、消勢(shì)壘電場(chǎng)的作用外，還使p區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)把能量以光的形式加到純硅中時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致幾個(gè)電子脫離其共價(jià)鍵并離開原子。每有一個(gè)電子離開，就會(huì)留下一個(gè)空穴。然后，這些電子會(huì)在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個(gè)空穴來安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運(yùn)載電流。將純硅與磷原子混合起來， 只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個(gè)電子)的某個(gè)“多余”的電子逸出，當(dāng)利用磷原子摻雜時(shí)，得到的硅被成為N型（“n”表示負(fù)電），太陽(yáng)能電池只有一部分是N型。另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子，這樣可得到P型硅。P型硅中沒有自由電子。由于

5、同一光源，光強(qiáng)與距離成反比，即距離越大，光強(qiáng)越小，所以，光源與太陽(yáng)能電池板的距離越大，太陽(yáng)能電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)接受的能量越低，產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)越少，光生電壓越?。ㄒ噪妷?距離曲線為體現(xiàn)），導(dǎo)電能力越差（以內(nèi)阻-距離圖像為體現(xiàn)），由于電流=電壓/內(nèi)阻，所以短路電流隨距離增加減小且體現(xiàn)出明顯的非線性。2、 實(shí)驗(yàn)3：法拉第第一定律和電解槽電解效率（1） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：氫氣體積/mL時(shí)間/s電壓/V電流/mA功率/mW1601.490 53.179.119 171201.490 53.279.268 183601.490 53.379.417 195191.490 53.379.417 206601.490

6、53.379.417 218101.497 53.379.790 229001.497 53.479.940 2311001.496 53.279.587 2412601.496 53.179.438 2513951.496 53.179.438 2615361.496 62.693.650 2716801.500 62.693.900 2819501.502 62.694.025 2920401.502 62.994.476 3021301.502 82.5123.915 （2） 實(shí)驗(yàn)圖像：功率-時(shí)間圖像： 電流-時(shí)間圖像：由圖像可以看出，實(shí)驗(yàn)的前半段時(shí)間中，電解池的功率和電流基本不變，在約

7、1400s之后，可能是因?yàn)楣庠磁c太陽(yáng)能電池板之間的距離和角度抖動(dòng)發(fā)生改變，從而使功率和電流變大。實(shí)驗(yàn)中電流與功率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本一致，說明電壓是穩(wěn)定的，與測(cè)量結(jié)果相符。（3） 計(jì)算與分析：3、 實(shí)驗(yàn)4：法拉第第一定律和燃料電池化合效率（1） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：氫氣體積/mL（標(biāo)記）時(shí)間/s電壓/V電流/mA功率/mW1100.745 12.53 9.335 0.50.828 12.93 10.706 10.839 12.95 10.865 1.50.843 12.99 10.951 20.846 13.02 11.015 2.50.847 13.07 11.070 30.847 13.05 11.

8、053 3.50.848 13.00 11.024 40.848 13.04 11.058 4.50.848 12.95 10.982 50.847 13.06 11.062 5.50.847 13.04 11.045 60.847 12.96 10.977 6.50.846 13.00 10.998 70.846 13.04 11.032 7.50.845 13.01 10.993 80.844 13.02 10.989 8.50.844 12.98 10.955 90.843 12.98 10.942 9.50.842 12.95 10.904 100.841 12.95 10.891 1

9、0.50.840 12.94 10.870 110.839 12.94 10.857 1011.50.838 12.92 10.827 120.838 12.88 10.793 12.50.838 12.90 10.810 130.835 13.00 10.855 13.50.834 12.93 10.784 140.837 12.91 10.806 14.50.833 12.78 10.646 150.832 12.81 10.658 15.50.830 12.80 10.624 160.829 12.85 10.653 16.50.828 12.88 10.665 170.827 12.74 10.536 17.50.826 12.89 10.647 180.824 12.80 10.547 18.50.823 12.84 10.567 190.822 12.73 10.464 19.50.821 12.78 1