OUC燃料电池综合实验.doc
《OUC燃料电池综合实验.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《OUC燃料电池综合实验.doc(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第1页April, 2013燃料电池综合实验王忠成,宋鹏,吴宝兰 中国海洋大学,海洋地球科学学院,地球信息科学与技术专业,山东省 青岛市 26610摘 要: 燃料电池以氢和氧为燃料,通过电化学反应直接产生电力,能量转换效率高于燃烧燃料的电机。燃料电池的反应生成物为水,对环境无污染,单位体积氢的储能密度远高于现有的其他电池。燃料电池的燃料氢(反应所需的氧可从空气中获得)可电解水获得,也可由矿物或生物原料转化制成。本实验包含太阳能电池发电(光能-电能转换),电解水制取氢气(电能-氢能转换),燃料电池发电(氢能-电能转换)几个环节,形成了完整的能量转换,储存,使用的链条。实验内含物理内容丰富,实验内
2、容紧密结合科技发展热点与实际应用,实验过程清洁环保。关键词: 空气热机; 卡诺定理;实际效率 中图法分类号: xxx 文献标志码: A 文章编号: 1672-5174(xxxx)xx-xxx-xx1 实验原理(1) 燃料电池在电池的两极一端通入氢气另一端通入氧气,通入氢气的一端在催化剂的作用下解离为两个氢离子,即质子,并释放出两个电子,阳极反应为:O2=2H+2e (1)在电池的另一端,氧气或空气通过阴极扩散层到达阴极催化层,在阴极催化层的作用下,氧与氢离子和电子反应生成水,阴极反应为:O2+4H+4e=2H2O (2) 阴极反应使阴极缺少电子而带正电,结果在阴阳极间产生电压,在阴阳极间接通外
3、电路,就可以向负载输出电能。(2) 2水的电解将水电解生成氢气和氧气,与燃料电池中氢气和氧气的反应生成水互为逆过程。电源正极形成电解的阳极,在其上产生的反应为2H2O=O2+4H+4e。电源负极形成点解的阴极,阳极产生的氢离子通过质子交换膜到达阴极后,产生还原反应2H+2e=H2。(3) 太阳能电池P型半导体中有相当数量的空穴,几乎没有自由电子。N型半导体中有相当数量的自由电子,几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成P-N结时,N区的电子(带负电)向P区扩散,P区的空穴(带正电)向N区扩散,在P-N结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动,最终扩散与漂移达到
4、平衡,使流过P-N结的净电流为零。在空间电荷区内,P区的空穴被来自N区的电子复合,N区的电子被来自P区的空穴复合,使该区内几乎没有能导电的载流子,又称为结区或耗尽区。当光电池受光照射时,部分电子被激发而产生电子空穴对,在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N区和P区,使N区有过量的电子而带负电,P区有过量的空穴而带正电,P-N结两端形成电压,这就是光伏效应,若将P-N结两端接入外电路,就可向负载输出电能。2、 实验内容及实验步骤(1) 质子交换膜电解池的特性测量确认水塔水位在水位上限和下限之间,将测试仪的电压输出端串联电流表后接入电解池,将电压表并连接入电解池两端。将气水塔输气管止水夹关闭,
5、调解恒流源输出到最大(旋钮顺时针旋转到底),让电解池迅速的产生气体。当气水塔下层的气体低于最低刻度线的时候,打开气水塔输气管止水夹,排除气水塔下层的空气。如此反复23次后,气水塔下层的空气基本排尽,剩下的就是纯净的氢气和氧气了。根据表1中的电解池输入电流的大小,调解恒流源的输出电流,待电解池输出气体稳定后(约1分钟),关闭气水塔输气管。测量输入电流,电压及产生一定体积的 气体的时间,记入表1中。表1 电解池的特性测量输入电流I(A)输入电压(V)时间t(秒)电量IT(库伦)氢气产生量测量值(升)氢气产生量理论值(升)0.100.200.30(2) 燃料电池输出特性的测量实验时让电解池输入电流保
6、持在300mA,关闭风扇。将电压测量端口接到燃料电池输出端。打开燃料电池与气水塔之间的氧气、氢气连接开关,等待约10分钟,让电池中的燃料浓度达到平衡值,电压稳定后记录开路电压值。将电流量程按钮切换到200mA。可变负载调到最大,电流测量端口与可变负载串联后接入燃料电池输出端,改变负载电阻的大小,使输出电压值如标2所示(输出电压值可能无法精确到表中所示数值,只需相近即可),稳定后记录电压电流值。负载电阻猛然调的很低时,电流会猛然升的很高,甚至超过点解电流值,这种情况是不稳定的,重新恢复稳定需较长时间。为避免出现这种情况,输出电流高于210mA后,每次调解减小电阻0.5,输出电流高于240mA后,
7、每次调解减小电阻0.2,每测量一点的平衡时间稍长一些(约需5分钟)。稳定后记录电压电流值。表2 燃料电池输出特性的测量输出电压U(V)0.900.850.800.750.70输出电流I(mA)0功率P=UFI(mA)0(3) 太阳能电池的特性测量将电流测量端口与可变负载串联后接入太阳能电池的输出端,将电压表并联到太阳能电池两端。保持光照条件不变,改变太阳能电池负载的大小,测量输出电压电流值,并计算输出功率,记入表3中。表3 太阳能电池输出特性的测量输出电压U(V)输出电流I(mA)功率P=UFI(mA)3、 实验结果及结论表1 电解池特性测量Table 1 the electrolytic c
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 完整 word OUC 燃料电池 综合 实验
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。