資源簡介

(共23張PPT)
燃料電池
為什么氫氧燃料電池受廣泛關注？
定義
燃料電池是一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學 電源
【核心任務】
設計氫氧燃料電池
設計氫氧燃料電池并畫出裝置圖
繪制實驗裝置圖，并說說你的設計思路。
提供實驗用品:食鹽水，硫酸，氫氧化鈉，電流計，石墨棒等，其它材料自選。
實驗目的：利用實驗儀器及藥品設計實驗裝置，實現化學能轉化為電能，2 H2 + O2 = 2 H2O
【實驗驗證】自制的氫氧燃料電池
通入O2
20 mL注射器
通入H2
三通閥
石墨棒
請寫出質子交換膜燃料電池的電極反應式。
質子交換膜 燃料電池
溫度低
啟動快
無泄漏
總反應：2 H2 + O2 = 2 H2O
自制的氫氧燃料電池
優點
缺點
原因
【方法指引】電極材料、電極之間的距離、電解質的狀態、電極材料與電解質的接觸面積等角度考慮，結合導學案上的資料1給的信息思考與討論。
材料廉價，制作簡單、快捷
便于觀察氣體是否減少。
電流較小、反應速度太慢
【改進措施】
選擇催化活性較好的Pt、
鎳等活潑電極
增大氣體與電極
的接觸面積
改成固體電解質或
使用質子交換膜
電極材料、
電極之間的距離、
電解質的狀態、
電極材料與電解質的接觸面積
25mm×25mm
離子交換膜
負載鉑粉的石墨片
實驗---氫氧燃料電池
制氫瓶
氫氧燃料電池
實驗---氫氧燃料電池
實驗器材及藥品：氫氧燃料電池盒、金屬鋅、稀硫酸
1、按說明書好連接好裝置
2、給制氫瓶中加如金屬鋅粒和稀硫酸，硫酸不超過制氫瓶的水位線，鋅粒10粒、鋅片和銅片（自選）。
3、仔細觀察并記錄實驗現象
1、為驅動更大的用電器如汽車，如何獲得更大的電壓呢？請結合物理的知識思考。
串聯多個電池組
2、汽車行駛中如何獲得持續的電流呢？
方法：源源不斷的輸入氫氣
措施：安裝一個裝大氫氣罐子
氫能客車300多輛
2024年氫能助力大卡汽車的發展
氫能助力新能源小汽車3000多輛
思考：阻礙燃料電池“發展的大山”是什么？
催化劑的成本占總成本的53%以上。催化劑主要是鉑，貴且資源稀缺，我國鉑供應主要依靠國外。2017年我國鉑族金屬資源儲量僅為365.3t，可供開采的儲量則更少，目前年產量僅為3t左右，2018年需求量74.6t，對外依存度超過95%
催化劑
氫能源的存儲是目前主要技術難點。目前車載儲氫系統一般都采用高壓儲氫罐，需要加壓到70兆帕進行存儲，而在國內只能實現35兆帕儲氫罐的生產。壓力不夠大，會極大影響氫氣的裝載量。因此，對于國內來說，是一個需要攻克的難題。
儲氫技術
目前成熟的制氫技術主要有化石能源重整制氫、工業副產物制氫、電解水制氫。其中電解水制氫綠色環保，然而火電占比較大，會極大的消耗電能，且仍會產生碳排放。加氫站的建設成本非常之高，相當于傳統加油站的兩到三倍。此外，大部分加氫站設備需要依賴進口，特別是壓縮機的成本最高
制氫、加氫技術
膜電極、雙極板、質子交換膜已具備國產化能力，但生產規模較小，膜電極組件安全性、穩定性、膜壽命與機械性能仍有提升空間，制備工藝較為復雜，對外依賴較高。
膜電極技術
確定正負極反應物，計算得失電子數
1
請同學們總結書寫燃料電池電極反應式的要點。
根據電解液環境，寫出穩定產物
2
配平電極反應式（電荷守恒、原子守恒；添加H 、OH 、H2O）
3
總結
課后作業
1、書面作業：完成導學案的課后練習
2、實踐作業：查閱資料或文獻了解燃料電池的研究現狀和發展前景，撰寫小論文或制作幻燈片匯報交流。

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