氫氧燃料電池性能測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.wd氫氧燃料電池性能測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)號(hào)： 1141440057 姓名： 馮鋮煉 指導(dǎo)教師： 索艷格 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解燃料電池工作原理2. 通過記錄電池的放電特性，熟悉燃料電池極化特性3. 研究燃料電池功率和放電電流、燃料濃度的關(guān)系4. 熟悉電子負(fù)載、直流電源的操作二、 工作原理氫氧燃料電池以氫氣作燃料為復(fù)原劑，氧氣作氧化劑氫氧燃料電池，通過燃料的燃燒反響，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?，與原電池的工作原理一樣。氫氧燃料電池工作時(shí)，向氫電極供應(yīng)氫氣，同時(shí)向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質(zhì)生成水。這時(shí)在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電，在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通

2、電路后，這一類似于燃燒的反響過程就能連續(xù)進(jìn)展。工作時(shí)向負(fù)極供應(yīng)燃料氫，向正極供應(yīng)氧化劑氧氣。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子那么沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反響的逆過程。氫氧燃料電池不需要將復(fù)原劑和氧化劑全部儲(chǔ)藏在電池內(nèi)的裝置氫氧燃料電池的反響物都在電池外部它只是提供一個(gè)反響的容器氫氣和氧氣都可以由電池外提供燃料電池是一種化學(xué)電池，它利用物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反響時(shí)釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點(diǎn)看，它和其他化學(xué)電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，

3、它工作時(shí)需要連續(xù)地向其供應(yīng)反響物質(zhì)燃料和氧化劑，這又和其他普通化學(xué)電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學(xué)反響釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵觯员环Q為燃料電池。具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反響的"發(fā)電機(jī)"。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的電解質(zhì)板所組成。最初，電解質(zhì)板是利用電解質(zhì)滲入多孔的板而形成，20xx年正開展為直接使用固體的電解質(zhì)。工作時(shí)向負(fù)極供應(yīng)燃料氫，向正極供應(yīng)氧化劑空氣，起作用的成分為氧氣。氫在負(fù)極分解成正離子H+和電子e-。當(dāng)氫離子進(jìn)入電解液中，而電子就沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成

4、水。這正是水的電解反響的逆過程。此過程水可以得到重復(fù)利用，發(fā)電原理與可夜間使用的太陽能電池有異曲同工之妙。燃料電池的電極材料一般為惰性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。利用這個(gè)原理，燃料電池便可在工作時(shí)源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種"發(fā)電機(jī)"。一般來講，書寫燃料電池的化學(xué)反響方程式，需要高度注意電解質(zhì)的酸堿性。在正、負(fù)極上發(fā)生的電極反響不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液嚴(yán)密聯(lián)系。如氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種：假設(shè)電解質(zhì)溶液是堿、鹽溶液那么負(fù)極反響式為：正極反響式為：假設(shè)電解質(zhì)溶液是酸溶液那么負(fù)極反響式為：正極反響式為：總反響方程式為：在堿溶液中，不可

5、能有H+出現(xiàn)，在酸溶液中，不可能出現(xiàn)OH。三、 實(shí)驗(yàn)步驟 連接電子負(fù)載，測量開路電壓將燃料電池陰陽極與電子負(fù)載正負(fù)極連接，翻開電子負(fù)載電源來測量電池的開路電壓。 翻開電扇，抽入空氣13.68V，0.4A將小電扇接入直流穩(wěn)壓電源，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)將空氣抽入燃料電池陽極，其中空氣中的氧氣講參與化學(xué)反響。 通入氮?dú)?，排除空氣，營造惰性環(huán)境為了排除雜質(zhì)氣體對(duì)燃料電池內(nèi)反響的干擾，實(shí)驗(yàn)前先翻開氮?dú)馄块y門，使氮?dú)馔ㄈ肴剂想姵貎?nèi)部，創(chuàng)造惰性氣體環(huán)境。 通入氫氣，參與反響0.38m3/h翻開氫氣瓶的閥門，氫氣通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)后進(jìn)入燃料電池陰極。通過控制閥門開度和觀察流量計(jì)讀書來控制氫氣濃度。 等待電壓穩(wěn)定，記錄電壓初始

6、電池內(nèi)部化學(xué)反響未到達(dá)穩(wěn)態(tài)，電池的開路電壓持續(xù)上升。等待將近3分鐘，開路電壓趨于穩(wěn)定，記錄此時(shí)的電壓為燃料的開路電壓。 設(shè)定放電電流，記錄電壓在電子負(fù)載上設(shè)定恒電流放電，待電壓穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)。逐漸升高放 電電流，記錄數(shù)據(jù)。 控制變量，多組實(shí)驗(yàn)比照改變電扇功率或氫氣流量測量多組數(shù)據(jù)。四、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由于本組學(xué)生方燦同學(xué)弄丟了一組數(shù)據(jù)，造成對(duì)照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不完整，請(qǐng)見諒！表1 實(shí)驗(yàn)控制條件參數(shù)表實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)三風(fēng)扇W5.4721.4381.763氫氣流速m3/h0.380.10.1開路電壓(V)17.412.1612.06不同實(shí)驗(yàn)之間通過調(diào)整風(fēng)扇功率、氫氣流速得出多組不同數(shù)據(jù)。圖1圖形分析：圖中三條曲線中存在兩個(gè)階段，第一階段迅速下降，第二階段下降緩慢。說明在電流較小時(shí)，電流增加，電壓迅速下降；到達(dá)階段2后，電壓下降變得緩慢。理論分析：理論上燃料電池的極化曲線存在三個(gè)階段驟降-平緩-驟降，但是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出的曲線并沒有表達(dá)這一理論現(xiàn)象。其原因可能有二點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集缺乏，放電電流的設(shè)定還沒有到達(dá)階段3的電流值。氫氣流量不穩(wěn)，氫氣流量波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)問題。結(jié)論： ：當(dāng)氫氣濃度不變時(shí)，氧氣濃度較高一組，在一樣放電電流下，工作電 壓較大。 ：燃料濃度高的電池，電池的開路電壓和工作電壓比濃度低的要高。圖2圖形分析：圖中曲線呈對(duì)數(shù)增長趨勢，其曲線高度由高到低排列依次是實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)三