改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法
2023-05-29 09:51:46
改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法
【專利摘要】改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法，包括以下步驟：其特徵在於：1)、實驗用品準備：2)、在Y形管兩口塞上帶有石墨電極的橡皮塞，密封；3)、向Y形管中注入飽和Na2SO4溶液，排盡空氣後，把開口端沒入燒杯中的飽和Na2SO4溶液中；4)、接通直流電源，開始電解；5)、當電解生成的氣體量超過石墨電極的長度時，電解水自動停止；6)、用導線連接發光二極體構成燃料電池，觀察二極體發光。本發明，燃料電池課堂演示實驗期望達到的效果是能產生較大的電流，使二極體發光、音樂卡發聲、小燈珠發光、小電機旋轉等，既增強說服力和趣味性，又體現其實用價值。
【專利說明】改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及初、高中化學課堂實驗教學教具，幫助學生認識水的組成，感知氫氧燃料電池，理解化學原理在能源和高新科技領域的應用。
【背景技術】
[0002]「電解水」和「氫氧燃料電池」是初、高中化學課程「化學能與電能相互轉化」中的重要內容。教材先讓學生在初中階段了解氫能是綠色能源，了解化學電池(包括燃料電池)放電時的能量轉化方式，為到高中階段進一步學習燃料電池的工作原理奠定基礎。
[0003]已知的一種氫氧燃料電池展板式教具是將裝滿飽和Na2SO4溶液的小燒杯中插入Y形管，並在Y形管兩端配上石墨電極，通過電解將H2和O2分別儲存在Y形管兩端，再用導線連接兩端石墨電極和發光二極體、通電觀察二極體發光情況。經試驗後發現:Y形管能完成燃料電池實驗，且容積小，省時省料，而且能將氣體產物巧妙隔開，但是，該裝置的微型化存在諸多問題。例如:(1)由於Y形管容積小，能儲存的氣體量有限，產生電流強度小，只能用靈敏電流計檢出，發光二極體的發光現象不明顯，不便於觀察。(2)由於Y形管的口徑小，很難找到匹配的橡皮塞。將鉛筆削磨後露出一段鉛筆芯作電極進行實驗，但管口的密封出現了困難。(3)向Y形管中裝滿電解液的操作對裝置密封性要求高，且操作複雜、困難，電解液還會沾到手上。(4)沒有合適的夾持儀器固定Y形管，實驗時，只能將Y形管放在燒杯中，裝置不規範。
【發明內容】
[0004]針對以上不足，本發明的目的在於提供一種改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法，是從電極的材料、電極表面積的大小、產生H2和O2量的多少等角度展開了進一步試驗，以獲得較大的電流強度。
[0005]本發明的技術方案是通過以下方式實現的:改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法，包括以下步驟:
[0006]I)、模仿「Y形管」的三通構造，在管口徑3cm，管長度12cm、兩管間距5cm的U形管底部燒結一段玻璃支管，形成改進的「Y形三通管」，再配兩個雙孔橡皮塞，分別裝上多孔碳棒和帶有活塞的導管，組裝成電解池；
[0007]2)、選擇直徑為1.5cm的粗口徑多孔碳棒；
[0008]3)、採用電解濃硝酸的方法處理多孔碳棒；
[0009]4)、加工一塊長、寬、高規格為55cmX2cmX75cm的木板，將底座加厚；
[0010]5)、按照電流計、直流電源的形狀和大小，將木板相應的位置掏空，安裝；
[0011]6)、用乳膠管將「Y形三通管」下端的支管與普通漏鬥連接，形成連通式電解室，並將「Y形三通管」固定在展板上，漏鬥用開口鐵圈承載，且位置高於「Y形三通管」；
[0012]7)、將音樂賀卡用502膠水粘貼在展板上；
[0013]8)、以展板為支撐，組合了連通式「 Y形三通管」電解室、直流電源、靈敏電流計、音樂賀卡，含串聯的蜂鳴器和發光二極體；
[0014]9)、在U形管底部燒結一段玻璃支管，形成「Y形三通管」，能將電解產物H2和O2通過排水法被儲存在U形管兩端，為進行燃料電池實驗提供原料；
[0015]10)、用乳膠管將Y形三通管下端的支管與普通漏鬥連接成連通器，便於從漏鬥口添加、排放電解液和清洗裝置；
[0016]①排放電解液時，只需將漏鬥從鐵圈上取下，口朝下放入大燒杯中，打開活塞，並調整漏鬥的高度低於Y形三通管，使Y形三通管中電解液順勢流下；
[0017]②清洗裝置的操作等同於裝液、排液過程，只需將溶液換成水；
[0018]11)、採用「光、聲、電」等多種形式呈現氫氧燃料電池放電時的能量轉化，達到實驗富有趣味性的效果。
[0019]本發明，採用16V直流電源電解飽和Na2SO4溶液，只需電解3min左右，儲存的氣體量即可完成燃料電池實驗。教師在課堂教學中使用該教具，既能省去搭建實驗裝置的過程，節省時間，又能讓全班學生清晰的觀察到實驗現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法，包括以下步驟:
[0022]I)、模仿「Y形管」的三通構造，在管口徑3cm，管長度12cm、兩管間距5cm的U形管底部燒結一段玻璃支管，形成改進的「Y形三通管」，再配兩個雙孔橡皮塞，分別裝上多孔碳棒和帶有活塞的導管，組裝成電解池，這種改進不僅能保持Y形管的優點，又能增大氣體儲存量，提高燃料電池的電流強度；
[0023]2)、選擇直徑為1.5cm的粗口徑多孔碳棒，以增大氣體在電極表面的吸附量，提高燃料電池的電流強度；
[0024]3)、採用電解濃硝酸的方法處理多孔碳棒，使碳棒表面更加粗糙，有助於氣體的吸附，提高燃料電池的電流強度；
[0025]4)、加工一塊長、寬、高規格為55cmX2cmX75cm的木板,將底座加厚,便於教學實驗時安放。
[0026]5)、按照電流計、直流電源的形狀和大小，將木板相應的位置掏空，安裝；
[0027]6)、用乳膠管將「Y形三通管」下端的支管與普通漏鬥連接，形成連通式電解室，並將「Y形三通管」固定在展板上，漏鬥用開口鐵圈承載(能取下)，且位置高於「Y形三通管」。
[0028]7)、將音樂賀卡用502膠水粘貼在展板上；
[0029]8)、以展板為支撐，組合了連通式「 Y形三通管」電解室、直流電源、靈敏電流計、音樂賀卡，含串聯的蜂鳴器和發光二極體，教師在課堂教學中使用該教具，既能省去搭建實驗裝置的過程，節省時間，又能讓全班學生清晰的觀察到實驗現象。
[0030]9)在U形管底部燒結一段玻璃支管，形成「Y形三通管」，能將電解產物H2和O2通過排水法被儲存在U形管兩端，為進行燃料電池實驗提供原料；
[0031]10)、用乳膠管將Y形三通管下端的支管與普通漏鬥連接成連通器，便於從漏鬥口添加、排放電解液和清洗裝置；
[0032]①排放電解液時，只需將漏鬥從鐵圈上取下，口朝下放入大燒杯中，打開活塞，並調整漏鬥的高度低於Y形三通管，使Y形三通管中電解液順勢流下；
[0033]②清洗裝置的操作等同於裝液、排液過程，只需將溶液換成水。
[0034]11)、採用「光、聲、電」等多種形式呈現氫氧燃料電池放電時的能量轉化，達到實驗富有趣味性的效果。
【權利要求】
1.改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法，包括以下步驟:其特徵在於: 1)、模仿「Y形管」的三通構造，在管口徑3cm，管長度12cm、兩管間距5cm的U形管底部燒結一段玻璃支管，形成改進的「Y形三通管」，再配兩個雙孔橡皮塞，分別裝上多孔碳棒和帶有活塞的導管，組裝成電解池； 2)、選擇直徑為1.5cm的粗口徑多孔碳棒； 3)、採用電解濃硝酸的方法處理多孔碳棒； 4)、加工一塊長、寬、高規格為55cmX2c_X75cm的木板，將底座加厚； 5)、按照電流計、直流電源的形狀和大小，將木板相應的位置掏空，安裝； 6)、用乳膠管將「Y形三通管」下端的支管與普通漏鬥連接，形成連通式電解室，並將「Y形三通管」固定在展板上，漏鬥用開口鐵圈承載，且位置高於「Y形三通管」； 7)、將音樂賀卡用502膠水粘貼在展板上； 8)、以展板為支撐，組合了連通式「Y形三通管」電解室、直流電源、靈敏電流計、音樂賀卡，含串聯的蜂鳴器和發光二極體； 9)、在U形管底部燒結一段玻璃支管，形成「Y形三通管」，能將電解產物H2和O2通過排水法被儲存在U形管兩端，為進行燃料電池實驗提供原料； 10)、用乳膠管將Y形三通管下端的支管與普通漏鬥連接成連通器，便於從漏鬥口添力口、排放電解液和清洗裝置； 11)、採用「光、聲、電」等多種形式呈現氫氧燃料電池放電時的能量轉化，達到實驗富有趣味性的效果。
2.根據權利要求1所述的改變電極材料產生強電流氫氧燃料電池教具的製作方法，其特徵在於:所述的步驟10)中:①排放電解液時，只需將漏鬥從鐵圈上取下，口朝下放入大燒杯中，打開活塞，並調整漏鬥的高度低於Y形三通管，使Y形三通管中電解液順勢流下；②清洗裝置的操作等同於裝液、排液過程，只需將溶液換成水。
【文檔編號】G09B23/24GK103440806SQ201310389083
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】孔玲芸 申請人:孔玲芸