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化学教学论实验报告——氢氧燃料电池的制作

化学系2011级化学2班罗晗10111550218

一、实验方程式、装置：

1、电解水时，选用1mol/L硫酸钠溶液作为电解质溶液，两极发生如下反应：

+

阳极：2HO=O+4H+4e-

22

-

阴极：4HO+4e-=2H+4OH

22

2、两极吸附满气体后，拆去外电源，使燃料电池放电，两极发生如下反应：

+

正极：O+4H+4e-=2HO

22

-

负极：2H+4OH=4HO+4e-

22

3、实验装置：

二、实验注意事项：

1、在实验过程中，燃料电池具有正负极，应当正确判断其正负极，防止二极管

的电极接反，最终导致其不能发光。发光二极管灯脚有正、负极之分，长脚为正

极，短脚为负极。如不能识别，可直接用燃料电池接试，如不发光，说明接反了，

交换一下电极即可。

2、由于普通碳棒表面较为光滑，所以在电解过程中难以吸附较多的氢气和氧气，

导致发光二极管发光时间较短，实验效果不明显，所以要把普通炭棒置于高温火

焰上灼烧到发红，立即投入冷水中使其表面变得粗糙多孔，使其在电解水时可吸

附较多的氢、氧气体。

三、实验思考：

1、电解质溶液的种类对最终发光二极管的发光时间有何影响？

答：经过查阅资料得知，电解质溶液的种类对最终发光二极管的发光时间具有较

大影响，设计实验分析其影响大小，实验结果如下表：

由此可知，电解质溶液的种类对二极管发光时间具有较大影响，因为不同种溶液

电离出的离子种类不同，其最终产生的离子数目也不同，从而导致其导电能力不

同，最终的二极管发光时间也就不同了。如上面实验可以看出，硫酸与氢氧化钠

的导电能力相似，其电解出的离子数目相近；而硫酸钠电离出的离子出较多，导

电能力较强。

2、为何要将碳棒进行淬火？是否淬火次数越多越好？

答：由于普通碳棒表面较为光滑，所以在电解过程中难以吸附较多的氢气和氧气，

即最终成为燃料电池所能储存的电能较少，最终的发光二极管发光时间较短，实

验效果不明显。而把普通炭棒置于高温火焰上灼烧到发红，立即投入冷水中使其

表面变得粗糙多孔，则会使其在电解水时可吸附较多的氢、氧气体，最终储存的

电能较多，发光二极管的发光时间也较长。但是并不是淬火次数越多越好，因为

淬火次数越多，消耗的炭就越多，则更容易使得碳棒断裂，所以淬火的次数应根

据实际情况判断，使得碳棒能负载的气体最多为最佳。

3、燃料电池的工作原理是什么？有什么优缺点？

答：燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化

物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极．和一般电池的主

要区别在于一般电池的活性物质是预先放在入的，因而电池容量取决于贮存的活

性物质的量；而燃料电池的活性物质（燃料和氧化剂）是在反应的同时源源不断

地输入的，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置，这类电池具有转换效

率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点，但由于成本高，系统

比较复杂，仅限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮

标等方面。燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，

直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池

等是类似的。但是，它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂，

这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变

为电能输出，所以被称为燃料电池。具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反

应的应的发电机发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电

解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，2013年正发展为直接使用固体的电

解质。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分

+-

为氧气）。氢在负极