资源简介

(共23张PPT)
燃料电池
为什么氢氧燃料电池受广泛关注？
定义
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学 电源
【核心任务】
设计氢氧燃料电池
设计氢氧燃料电池并画出装置图
绘制实验装置图，并说说你的设计思路。
提供实验用品:食盐水，硫酸，氢氧化钠，电流计，石墨棒等，其它材料自选。
实验目的：利用实验仪器及药品设计实验装置，实现化学能转化为电能，2 H2 + O2 = 2 H2O
【实验验证】自制的氢氧燃料电池
通入O2
20 mL注射器
通入H2
三通阀
石墨棒
请写出质子交换膜燃料电池的电极反应式。
质子交换膜 燃料电池
温度低
启动快
无泄漏
总反应：2 H2 + O2 = 2 H2O
自制的氢氧燃料电池
优点
缺点
原因
【方法指引】电极材料、电极之间的距离、电解质的状态、电极材料与电解质的接触面积等角度考虑，结合导学案上的资料1给的信息思考与讨论。
材料廉价，制作简单、快捷
便于观察气体是否减少。
电流较小、反应速度太慢
【改进措施】
选择催化活性较好的Pt、
镍等活泼电极
增大气体与电极
的接触面积
改成固体电解质或
使用质子交换膜
电极材料、
电极之间的距离、
电解质的状态、
电极材料与电解质的接触面积
25mm×25mm
离子交换膜
负载铂粉的石墨片
实验---氢氧燃料电池
制氢瓶
氢氧燃料电池
实验---氢氧燃料电池
实验器材及药品：氢氧燃料电池盒、金属锌、稀硫酸
1、按说明书好连接好装置
2、给制氢瓶中加如金属锌粒和稀硫酸，硫酸不超过制氢瓶的水位线，锌粒10粒、锌片和铜片（自选）。
3、仔细观察并记录实验现象
1、为驱动更大的用电器如汽车，如何获得更大的电压呢？请结合物理的知识思考。
串联多个电池组
2、汽车行驶中如何获得持续的电流呢？
方法：源源不断的输入氢气
措施：安装一个装大氢气罐子
氢能客车300多辆
2024年氢能助力大卡汽车的发展
氢能助力新能源小汽车3000多辆
思考：阻碍燃料电池“发展的大山”是什么？
催化剂的成本占总成本的53%以上。催化剂主要是铂，贵且资源稀缺，我国铂供应主要依靠国外。2017年我国铂族金属资源储量仅为365.3t，可供开采的储量则更少，目前年产量仅为3t左右，2018年需求量74.6t，对外依存度超过95%
催化剂
氢能源的存储是目前主要技术难点。目前车载储氢系统一般都采用高压储氢罐，需要加压到70兆帕进行存储，而在国内只能实现35兆帕储氢罐的生产。压力不够大，会极大影响氢气的装载量。因此，对于国内来说，是一个需要攻克的难题。
储氢技术
目前成熟的制氢技术主要有化石能源重整制氢、工业副产物制氢、电解水制氢。其中电解水制氢绿色环保，然而火电占比较大，会极大的消耗电能，且仍会产生碳排放。加氢站的建设成本非常之高，相当于传统加油站的两到三倍。此外，大部分加氢站设备需要依赖进口，特别是压缩机的成本最高
制氢、加氢技术
膜电极、双极板、质子交换膜已具备国产化能力，但生产规模较小，膜电极组件安全性、稳定性、膜寿命与机械性能仍有提升空间，制备工艺较为复杂，对外依赖较高。
膜电极技术
确定正负极反应物，计算得失电子数
1
请同学们总结书写燃料电池电极反应式的要点。
根据电解液环境，写出稳定产物
2
配平电极反应式（电荷守恒、原子守恒；添加H 、OH 、H2O）
3
总结
课后作业
1、书面作业：完成导学案的课后练习
2、实践作业：查阅资料或文献了解燃料电池的研究现状和发展前景，撰写小论文或制作幻灯片汇报交流。

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