氫氧燃料電池性能測試實驗報告

1、.wd氫氧燃料電池性能測試實驗報告 學號： 1141440057 姓名： 馮鋮煉 指導教師： 索艷格 一、 實驗目的1. 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、燃料濃度的關系4. 熟悉電子負載、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，將化學能轉變?yōu)殡娔艿碾姵兀c原電池的工作原理一樣。氫氧燃料電池工作時，向氫電極供應氫氣，同時向氧電極供應氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下，通過電解質生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負電，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)進展。工作時向負極供應燃料氫，向正極供應氧化劑氧氣。氫在負極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子那么沿外部電路移向正極。用電的負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原劑和氧化劑全部儲藏在電池內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電池，它利用物質發(fā)生化學反響時釋出的能量，直接將其變換為電能。從這一點看，它和其他化學電池如鋅錳干電池、鉛蓄電池等是類似的。但是，

3、它工作時需要連續(xù)地向其供應反響物質燃料和氧化劑，這又和其他普通化學電池不大一樣。由于它是把燃料通過化學反響釋出的能量變?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"。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質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。工作時向負極供應燃料氫，向正極供應氧化劑空氣，起作用的成分為氧氣。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。當氫離子進入電解液中，而電子就沿外部電路移向正極。用電的負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，具有很強的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。利用這個原理，燃料電池便可在工作時源源不斷地向外部輸電，所以也可稱它為一種"發(fā)電機"。一般來講，書寫燃料電池的化學反響方程式，需要高度注意電解質的酸堿性。在正、負極上發(fā)生的電極反響不是孤立的，它往往與電解質溶液嚴密聯(lián)系。如氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種：假設電解質溶液是堿、鹽溶液那么負極反響式為：正極反響式為：假設電解質溶液是酸溶液那么負極反響式為：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、 實驗步驟 連接電子負載，測量開路電壓將燃料電池陰陽極與電子負載正負極連接，翻開電子負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，葉片轉動將空氣抽入燃料電池陽極，其中空氣中的氧氣講參與化學反響。 通入氮氣，排除空氣，營造惰性環(huán)境為了排除雜質氣體對燃料電池內反響的干擾，實驗前先翻開氮氣瓶閥門，使氮氣通入燃料電池內部，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，氫氣通過轉子流量計后進入燃料電池陰極。通過控制閥門開度和觀察流量計讀書來控制氫氣濃度。 等待電壓穩(wěn)定，記錄電壓初始

6、電池內部化學反響未到達穩(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，記錄此時的電壓為燃料的開路電壓。 設定放電電流，記錄電壓在電子負載上設定恒電流放電，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，多組實驗比照改變電扇功率或氫氣流量測量多組數(shù)據(jù)。四、 實驗數(shù)據(jù)由于本組學生方燦同學弄丟了一組數(shù)據(jù)，造成對照實驗數(shù)據(jù)不完整，請見諒！表1 實驗控制條件參數(shù)表實驗一實驗二實驗三風扇W5.4721.4381.763氫氣流速m3/h0.380.10.1開路電壓(V)17.412.1612.06不同實驗之間通過調整風扇功率、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，電流增加，電壓迅速下降；到達階段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階段驟降-平緩-驟降，但是實驗數(shù)據(jù)做出的曲線并沒有表達這一理論現(xiàn)象。其原因可能有二點：實驗數(shù)據(jù)采集缺乏，放電電流的設定還沒有到達階段3的電流值。氫氣流量不穩(wěn)，氫氣流量波動會導致實驗數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)問題。結論： ：當氫氣濃度不變時，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：圖中曲線呈對數(shù)增長趨勢，其曲線高度由高到低排列依次是實驗一、實驗三