學生科研課題展板設計

1、 第29屆湖北省青少年科技創(chuàng)新大賽（中學生科技創(chuàng)新項目） 項目編號 ch143001 設計背景探究與創(chuàng)新是我們高中生學習和生活的主旋律。在科學社會實踐活動中，我選擇了燃料電池這一熱點課題作為探究的方向，主要想探討氫氧燃料電池的工作原理、影響因素、構造設計、環(huán)境保護等問題?；驹砝秒娊夥ㄔ趦蓸O上分別產(chǎn)生氫氣和氧氣，然后使用氫氣和氧氣在燃料電池中發(fā)生氧化還原反應而形成電流，電流流經(jīng)外電路使電器工作。 優(yōu)化設計研究發(fā)現(xiàn)，前人設計的簡易氫氧燃料電池（圖a）雖然結構簡單 ，但是產(chǎn)生的電壓偏低，只能達到1.5v左右，放電效果不理想。我對傳統(tǒng)的設計思路進行了改進，優(yōu)化了燃料電池的結構，提高了電池的放電電

2、壓，增強了電池的放電效果。- 0 -設計中，主要探討氫氧燃料電池放電電壓與電解質溶液濃度、電極間距離、電極吸附面積的關系。探究發(fā)現(xiàn)，只要選擇合適濃度的電解質溶液，合適規(guī)格的電極以及間距，就能夠有效的提高燃料電池的工作電壓。我選擇電解質溶液為2mol/l的na2so4溶液；兩極間距離盡可能接近（兩極間用帶孔薄塑料板隔開，接近零）；使用大石墨電極（規(guī)格為2.5cm16cm，使用前要灼燒、淬火，以增大其吸附面積），設計了簡易氫氧燃料電池實驗裝置（圖b），其放電電壓可到達3.0伏左右，放電實驗效果很好。 設計特點構思巧妙：利用電解原理產(chǎn)生的h2和o2作為氫氧燃料電池的電極反應物，融電解池與原電池于一體

3、，有利于啟發(fā)同學們的思維，加強對比分析，突出了對重難點的理解和掌握。方法科學：充分考慮了影響燃料電池電壓的主要因素，突出三個方面設計，即用“高濃度”（增大電解質溶液的濃度）來增強溶液導電性，用“大容量”（大電極，吸附面積大）來擴充電池的能量，用“短距離”(盡量縮短兩電極間的距離)來減小電池的內(nèi)阻。達到了大幅升壓的效果。貼近生活：該設計突出了綠色化學的環(huán)保理念，宣講了清潔能源的時代主題。操作簡單：該裝置取材于生活，結構簡單，原理清晰，操作方便。效果顯著：該電池輸出電壓可以達到3.0伏，比一般自制氫氧燃料電池1.5伏的電壓要高很多。 推廣使用 該作品集教學、科研、科普于一身，有很大的推廣價值。（1

4、）用于氫氧燃料電池原理的教學和研究，形象、直觀。（2）用于燃料電池的制作研究，可以作為學生科研活動的課題，有很大的科研價值。（3）宣講環(huán)境保護，提倡綠色化學。（4）可作為科學技術宣傳教育的素材，已經(jīng)制作成教具在教學中推廣使用。 實驗剪影 簡易氫氧燃料電池的優(yōu)化設計 設計簡介 圖a：基本設計操作：實驗前s1和s2均斷開。先閉合s1,接通直流電源（6伏），兩電極分別產(chǎn)生h2和o2，當兩電極產(chǎn)生明顯氣泡時(電解時間大約3分鐘)，再斷開s1,閉合s2，發(fā)光二極管發(fā)光（下同）。s1+_電解質溶液發(fā)光二極管s2直流電源石墨電極 +_帶孔膠板 石墨大電極電解質溶液發(fā)光二極管s1s2直流電源+_小飲料瓶 石墨大電極電解質溶液小石英鐘s1s2直流電源 圖b：優(yōu)化設計 主要特點：結構簡單，操作方便，放電電壓高，實驗效