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自制U乐国际氢燃料电池(科学小实验

更新时间:2018-05-03 点击数:

U乐国际

  原帖来自这里:[url=,作者是(美)Simon Quellen Field。这篇文章“我爱制作网”以前翻译过,但上一次是直译,行文不太符合中国人的习惯。这次经过了自己的编译加工,更容易看懂了。希望能对大家有帮助。

  燃料电池是一种可以把氢气、酒精、汽油、甲烷等燃料直接转化成电能的装置。一般情况下,我们必须先用燃料驱动发动机,再用发动机带动发电机运转,才可以得到电能。显然,燃料电池因为省略了中间环节,因此具有结构简单、效率高等极大的优势。

  氢燃料电池能够直接将氢气和氧气转换成电能,副产品是纯水,因此对环境没有任何污染。目前氢燃料电池主要被应用在需要高效、清洁的电能的高技术装备,例如航天器上。

  下面我们一起花上10分钟的时间,在自己家里制作一个简易氢燃料电池,来学习这种装置的原理。

  15厘米长的细铂金丝2根,因为金属铂非常贵,也可以用镀铂的镍丝;(这是实验室专用器材,不容易买到)

  1、制作电极。把2根铂丝分别在万用表的探针上绕成弹簧状,作为氢燃料电池的两个电极。

  2、电池夹两根导线的中间部位分别剥去一小段绝缘外皮,但不要弄断导线,然后把露出的金属丝各与一个电极拧在一起。两个电极用透明胶带分开固定在冰淇淋棒上。

  3、用透明胶带把冰淇淋棒固定在水杯上,U乐国际让两个铂丝电极完全浸入水中。万用表调到电压档,测量两个电极之间的电压。即万用表的红表笔接红色导线的开放端,黑表笔接黑导线开放端。U乐国际此时万用表的读数是0伏(或者一个很小的读数如0.01伏),说明两个电极之间没有电压。

  把1块9伏电池接在电池夹上,红色导线对应电池正极,黑色对应负极。如下图,万用表测量出两个铂丝电极之间存在9.19伏的电压。

  因为电极都是浸泡在水中的,通电以后便开始电解水的反应。正极(红色导线连接的铂丝)上会产生氢气,负极产生氧气。

  如下图,左边电极(正极)上附着的气泡里是氢气,右边气泡里是氧气。因为我们不需要太多气体,因此电池并不需要真正安装在电池夹上,只需要短暂接触1、2秒钟即可。

  如下图,拿开电池,我们可以看到两电极之间存在2.03伏的电压。回顾步骤3,电极上没有附着氢气和氧气的时候,二者之间是不存在电压的。这说明此时我们自制的氢燃料电池已经开始工作,正在输出电能。U乐国际

  在步骤4,电解水的时候,消耗电能,把水分解成氢气和氧气,相当于给氢燃料电池充电;现在是电解水的逆过程,附着在电极上的氢气和氧气重新化合成水,产生电能。电极上的金属铂起到了催化剂的作用,即虽然它并不参与反应,但是它能促使反应的发生。

  观察万用表,可以发现我们自制的氢燃料电池输出的电压下降得很快,这是因为它的原料,氢气和氧气在快速减少——附着在电极上的气泡里的气体快速溶解到水里去了。大约1分钟之后,电压开始稳定在一个数值,然后慢慢降低,因为此时氢气和氧气不再溶解进水里,只有燃料电池在缓慢消耗它们。

  我们自制的这个氢燃料电池结构非常简单,输出的电力也非常微弱,但是足以说明它的工作原理了。氢燃料电池消耗氢气和氧气产生电能的过程,就是电解水的逆过程,电极上的金属铂起到催化剂的作用。在这个实验里,我们用干电池输出的电能产生氢气和氧气,给氢燃料电池“充电”。实际生产中,我们可以白天利用太阳能电解水,把产生的氢气和氧气储存起来,晚上需要用电的时候重新把它们变成电。我还可以把风力、水力等其它清洁能源产生的气体储存在高压容器里,用来驱动汽车。U乐国际因为氢燃料电池的副产品只有水,这样的汽车在城市里行驶,不会造成任何空气污染。等到氢燃料电池汽车技术成熟的那一天,或许城市里的居民就不再会受雾霾的困扰了!

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