燃料电池实验报告
燃料电池综合特性实验..
燃料电池综合特性实验一、实验目的：1、了解燃料电池的工作原理。
2、观察仪器的能量转换过程：光能→太阳能电池→电能→电解池→氢能（能量储存）→燃料电池→电能3、测量燃料电池输出特性，做出所测燃料电池的伏安特性（极化）曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
计算燃料电池的最大输出功率及效率。
4、测量质子交换膜电解池的特性，验证法拉第电解定律。
5、测量太阳能电池的特性，做出所测太阳能电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
获取太阳能电池的开路电压，短路电流，最大输出功率，填充因子等特性参数。
二、实验原理：1、燃料电池质子交换膜(PEM，Proton Exchange Membrane)燃料电池在常温下工作，具有启动快速，结构紧凑的优点，最适宜作汽车或其它可移动设备的电源，近年来发展很快，其基本结构如图l所示。
目前广泛采用的全氟璜酸质子交换膜为固体聚合物薄腆，厚度0.05~0.lmm，它提供氢离子（质子）从阳极到达阴极的通道，而电子或气体不能通过。
催化层是将纳米量级的铂粒子用化学或物理的方法附着在质子交换膜表面，厚度约0.03mm，对阳极氢的氧化和阴极氧的还原起催化作用。
膜两边的阳极和阴极由石墨化的碳纸或碳布做成，厚度0.2～0.5mm，导电性能良好，其上的微孔提供气体进入催化层的通道，又称为扩散层。
教学用燃料电池采用有机玻璃做流场板。
进入阳极的氢气通过电极上的扩散层到达质子交换膜。
氢分子在阳极催化剂的作用下解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子，阳极反应为：H2=2H+2e (l)氢离子以水合质子H+(nH2O)的形式，在质子交换膜中从一个璜酸基转移到另一个璜酸基，最后到达阴极，实现质子导电，质子的这种转移导致阳极带负电。
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，在阴阳极间接通外电路，就可以向负载输出电能。
燃料电池综合特性实验
燃料电池综合特性实验中国海洋大学 10级海洋科学类张钰摘要本实验通过对质子交换膜的特性测量，验证了法拉第电解定律；对燃料电池的特性测量，作出燃料电池极化曲线，作出输出功率随输出电压变化曲线，并求出燃料电池最大输出功率及效率；对太阳能电池的特性测量，作出太阳能电池的伏安特性曲线，作出输出功率随输出电压变化关系曲线，求出最大输出功率并计算填充因子。
在实验结果中，进行了图像和结果的分析。
关键词质子交换膜，电解池，燃料电池，太阳能电池，特性测量1 实验原理1.1 燃料电池图1 质子交换膜燃料电池结构示意图质子交换膜燃料电池（如上图）在常温下工作，其基本结构如图1所示。
目前广泛采用的全氟璜酸质子交换膜为固体聚合物薄膜，厚度0.05~0.1mm，它提供氢离子（质子）从阳极到达阴极的通道，而电子或气体不能通过。
膜两边的阳极和阴极由石墨化的碳纸或碳布做成，厚度0.2~0.5mm，导电性能良好，其上的微孔提供气体进入催化层的通道，又称为扩散层。
进入阳极的氢气通过电极上的扩散层到达质子交换膜。
氢分子在阳极催化剂的作用下解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子，阳极反应为：氢离子以水合质子H+（nH2O）的形式，在质子交换膜中从一个璜酸基转移到另一个璜酸基，最后到达阴极，实现质子导电，质子的这种转移导致阳极带负电。
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：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，在阴阳极间接通外电路，就可以向负载输出电能。
总的化学反应如下：1.2 水的电解将水电解产生氢气和氧气，与燃料电池中氢气和氧气反应生成水互为逆过程。
水电解装置同样因电解质的不同而各异，碱性溶液和质子交换膜是最好的电解质。
若以质子交换膜为电解质，可在图1右边电极接电源正极形成电解的阳极，在其上产生氧化反应2H2O = O2+4H++4e-。
燃料电池综合实验
燃料电池综合特性实验
一、准备
1.加水：打开气水塔连通管，加水至上、下限之间，关闭水连通管。
2. 电流源输出端串连电流表后接入电解池，将电压表并联到电解池两端。
3. 关闭气水塔输气管止水夹，调节恒流源输出到最大（顺时针到底）。
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，排出气水塔下层的空气。
如此反复2～3次。
二、电解池的特性测量
1. 调节输出电流分别为100mA,200m,A300mA，待电解池输出气体稳定后
三、燃料电池输出特性的测量
1. 电解池输入电流保持在300mA，关闭风扇。
2. 电压测量端口接到燃料电池输出端。
打开气水塔输气管止水夹，等待10分钟，电压稳定后记录开路电压值。
3. 电流量程切换到200mA，超量程切换到2A。
负载调至最大，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，稳定后记录电压、电流值。
每测量一个点需稳定约5分钟。
燃料电池的最大输出功率和最大输出功率时对应的效率是多少？
四、太阳能电池的特性测量
1. 电流测量端口与可变负载(调至最大）串联后接入太阳能电池的输出端，电压表并联到太阳能电池两端。
太阳能电池的开路电压U oc，短路电流I sc是多少？最大输出功率p m是多少？最大工作电压U m，最大工作电流I m是多少？填充因子FF是多少？。
燃料电池专题第三章实验报告
燃料電池專題Special Topic in Fuel Cell第三章了解PEMFC系統相關操作參數實驗報告教師:詹世弘學生:孫慶學號:s10152321.實驗目的(1)探討氣體流量改變對燃料電池的影響(和第二章實驗相同不重複做)(2)探討氣體壓力(背壓)改變對燃料電池的影響(因為機台背壓裝置壞了,無法調整背壓,故無法有可供討論數據)(3)探討電池工作溫度改變對燃料電池的影響(4)探討固定電壓(CV)及固定電流(CC)兩種模式2.實驗原理,裝置與方法(1)氣體流量有關氣體流量的操作參數有2個－「StoichiometricRatio(化學當量比)」與「Zero-Load Flow Rate (or MinimumFlow Rate 零負載流量) 」。
「Stoichiometric Ratio」為燃料電池放電量(電流)與所需燃料量(氣體流量)的權重比，「Zero-Load Flow Rate」為操作燃料電池所需的基本流量值(包括負載切斷時)，此值會隨著燃料電池的設計而改變。
(2)氣體壓力操作方式是在氫氣與空氣的管路出口處加裝一調整閥，調整管路出口的口徑，讓管路內累積壓力，稱之為「背壓」。
(3)電池工作溫度由於PEMFC 質子交換膜之導質子性能與操作溫度、濕度有重要關聯。
在適當的溫度範圍內(25~65℃)，溫度、濕度提高可促進質子傳導。
(4)放電模式與截止電壓通常燃料電池放電模式可採固定電壓(CV)、固定電流(CC)、固定功率(CP)和固定電阻(CR)4 種，通常固定電壓(CV)和固定電流(CC)是較常用的模式。
截止電壓(Shutoff Voltage)為保護燃料電池不在過低電壓操作，否則易產生不可逆反應而降低活性面積。
3.實驗步驟進入參數設定畫面後設定參數分別為執行「Setting Finish 」後切換至「Life Test 」即可開始 電池工作溫度,CC,CV 等實驗4. 數據紀錄與分析 (1) 電池溫度(0.7V)34.734.834.935.035.135.235.335.435.5t e m p _CTime_min電池溫度(0.5V)34.535.035.536.036.537.037.5t em p _CTime_min電池溫度(0.3V)Time_min(2) 電池溫度(0.7V,0.5V,0.3V)t e m p _CTime_min5. 問題與討論當量越大是否越好，在一般情況下合適的當量值為何？ Ans:當量越大代表使用率越低,並不代表越好,合適的當量值則需要經過實際操作測試後依據實際流量做換算才可以得知 6. 心得與結論經由很簡單的實驗就可以讓我們了解到當量的應用及實際流量值和理論流量值的差別,對於燃料電池的應用需要拉近實際與理論流量值才能夠提高燃料的使用率,進而降低成本,達到普及的目的在本次實驗中,我參與了機台操作及設定等等工作,並學習到操作經驗以及對機台的基本認識。
燃料电池专题第二章实验报告
燃料電池專題Special Topic in Fuel Cell第二章反應物當量、反應電流與生成物換算實驗報告教師:詹世弘學生:孫慶學號:s10152321.實驗目的(1)藉由設定氫氧兩端氣體的當量數觀察實際流量值,並利用公式計算後得到的理論流量值做比較(2)得到實際使用率及當量數和使用率的關係2.實驗原理,裝置與方法藉由課本詳細推導後可以得到理論流量值(氫氣,氧氣,空氣)公式分別為:(1)氧氣(2)空氣(3)氫氣並代入本章實驗所設定之條件當量比: H2:Air=1:4 ,2:2假定電壓:0.6V/cell,共4 cell假定功率: 2.4 W計算出理論流量值如下表最後將理論流量值和實際操作值做比較3.實驗步驟進入參數設定畫面後設定參數分別為執行「Setting Finish」後切換至「Life Test」即可開始實驗4.數據紀錄與分析(1) H2:Air=1:4(2) H2:Air=2:2可由實驗結果整理出實際流量值如下表,並和理論流量值做比較可以發現實際流量值遠大於理論流量值,說明了需要達到設定的功率條件下實際需要更大量的氫氧供給量,有可能代表燃料電池本身其他部位有缺陷或是問題才會導致使用率相當低,也可以由此方法來推算燃料電池的使用率進而探討如何提升使用率5.問題與討論當量越大是否越好，在一般情況下合適的當量值為何？Ans:當量越大代表使用率越低,並不代表越好,合適的當量值則需要經過實際操作測試後依據實際流量做換算才可以得知6.心得與結論經由很簡單的實驗就可以讓我們了解到當量的應用及實際流量值和理論流量值的差別,對於燃料電池的應用需要拉近實際與理論流量值才能夠提高燃料的使用率,進而降低成本,達到普及的目的。
燃料电池实验
燃料电池实验燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，近年来受到了广泛的关注和研究。
本文将介绍燃料电池实验的过程及结果，以便更好地理解燃料电池的工作原理和应用前景。
实验材料和设备1. 燃料电池：这是实验的核心设备，也是产生电能的源头。
在本次实验中，我们将使用氢气作为燃料与氧气反应产生电能。
2. 电导计：用于测量燃料电池输出的电流和电压。
3. 电解槽：包含两个电极，也就是阳极和阴极。
阳极吸收氢气，阴极吸收氧气。
4. 导线和连接器：用于将电导计与燃料电池相连，以测量电流和电压。
实验步骤1. 准备好实验材料和设备，并确保安全。
2. 将清洁的阳极和阴极插入电解槽中，并使用夹子固定。
阳极箭头指向阴极，确保正确连接。
3. 将电导计的电流和电压设置为零，并将其连接到燃料电池的阳极和阴极上。
4. 打开氢气供应系统，并将氢气导入燃料电池的阳极。
确保供气平稳，并观察实验过程中的电流和电压变化。
5. 测量和记录实验中的电流和电压数值，并观察其随时间的变化。
注意观察实验是否存在异常情况。
实验结果经过实验过程的观察和数据记录，我们得到了以下结果：1. 在氢气供应后，电流和电压开始稳定上升，表明燃料电池正常工作。
2. 随着时间的推移，电流和电压逐渐达到峰值，之后逐渐下降。
这是由于燃料电池中的反应物逐渐消耗完毕，导致电流和电压的降低。
3. 在实验过程中，我们观察到电流和电压的波动现象。
这可能是由于温度、湿度等环境因素的变化所引起的。
实验分析和讨论通过以上实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：1. 燃料电池是一种能够将氢气和氧气反应产生电能的装置。
在实验中，我们验证了燃料电池的正常工作及电流、电压随时间的变化情况。
2. 燃料电池在供气平稳的情况下，可以稳定输出一定的电流和电压。
这说明燃料电池具有较高的稳定性和可靠性。
3. 电流和电压的下降趋势表明燃料电池中的反应物逐渐消耗完毕，这需要进一步的燃料供应或更换新的燃料电池。
4. 实验中观察到的电流和电压波动现象可能是由环境因素的影响引起的。
燃料电池电化学性质测定实验报告总结
燃料电池电化学性质测定实验报告总结燃料电池是一种重要的电化学能源转换设备，它可以将化学能转化为电能，并且具有环保、高效、可再生等特点。
为了研究燃料电池的电化学性质，本次实验进行了一系列的测定，包括电子转移数的测定、活性表面积的测定、质量活性的测定等。
首先，通过电子转移数的测定，我们可以得出燃料电池中各种物质的电子转移数，从而了解反应的过程和机理。
实验中，我们采用了循环伏安法进行测定，通过绘制伏安曲线来分析电化学过程。
实验结果表明，燃料电池中的电子转移数通常为2，这与燃料电池的工作原理相符。
其次，活性表面积的测定是研究燃料电池催化剂活性的重要手段。
本次实验采用了氮吸附法来测定催化剂的表面积，并通过BET方程来计算。
实验结果显示，催化剂的表面积较大，具有良好的催化性能，有利于提高燃料电池的效率和稳定性。
最后，质量活性的测定是评价燃料电池催化剂性能的重要指标。
本次实验选择了高效的Pt/C催化剂进行测定，通过测量燃料电池的极化曲线来确定催化剂的质量活性。
实验结果显示，Pt/C催化剂具有较高的质量活性，有望应用于燃料电池领域。
总之，燃料电池的电化学性质测定是研究燃料电池性能和优化设计的重要手段。
通过本次实验，我们对燃料电池的电子转移数、活性表面积和质量活性进行了详细研究，为进一步提高燃料电池的效率和稳定性提供了理论基础。
未来，我们可以进一步研究燃料电池的反应机理，设计和合成更高效的催化剂，以期实现燃料电池在能源领域的广泛应用。
9 实验活动5 制作简单的燃料电池
2
3
3.列表比较氢氧燃料电池的工作原理和电解水的原理。
提示：在氢氧燃料电池中，电解质溶液可以是酸性的，也可以是碱性的。在电解水时，为增强导电性，常在水中滴加几滴稀硫酸或 溶液等电解质溶液。
1
2
3
电化学反应
氢氧燃料电池（电解质溶液为酸性）
电解水（向水中滴加几滴稀硫酸）
氧化反应
负极：
阳极：
电解水 制作一个氢氧燃料电池。
1
2
3
实验操作
实验现象
（1）在 形管中注入 溶液，然后向其中滴加 滴酚酞溶液。在 形管的两边分别插入一根石墨棒，用鳄鱼夹、导线连接电源。闭合 ，接通直流电源开始电解
两极均有气泡产生，连接电源负极的石墨棒附近溶液逐渐变红色
（2）当上述电解过程大约进行 后，打开 ，断开直流电源。将两根石墨棒用导线分别与电流表（或发光二极管、音乐盒等）相连，闭合
电流表指针发生偏转（或二极管发光、音乐盒发出乐音等）
1
2
3
问题和讨论
1.电解水时，选用硫酸钠溶液而不用蒸馏水，为什么？
提示：硫酸钠溶液的导电性好，电解效率高惰性电极电解硫酸钠溶液时，阳离子放电顺序为 ， 在阴极得电子生成氢气，而阴离子放电顺序为 ， 在阳极上失电子生成 ，故实质上是电解水。
实验活动5 制作简单的燃料电池
实验目的
1.理解燃料电池的工作原理。
2.设计和制作一个氢氧燃料电池。
实验用品
1.仪器： 形管、石墨棒（石墨棒使用前应该经过烘干活化处理）、 的直流电源、鳄鱼夹、导线和开关、电流表（或发光二极管、音乐盒等）。
2.试剂： 溶液、酚酞溶液。
1
2
3
实验装置
1
实验：测定燃料电池的电动势和内阻
实验：测定燃料电池的电动势和内阻
概述
本实验旨在测定燃料电池的电动势和内阻。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备，在各种应用中得到了广泛的应用，例如汽车动力和可再生能源等领域。
了解燃料电池的电动势和内阻对于优化其性能以及进行相关研究具有重要意义。
实验步骤
1. 准备实验所需材料和设备，包括燃料电池、电阻箱、数字电压表等。
2. 搭建实验电路，将电阻箱与燃料电池并联，通过数字电压表测量电路的电压。
3. 通过调节电阻箱的阻值，改变电路中的电流强度，记录每个阻值对应的电路电压。
4. 根据所得数据，绘制电流强度与电动势的关系曲线，分析燃料电池的性能特点。
5. 根据所得数据，计算燃料电池的内阻，使用合适的公式和数学方法。
6. 进行数据分析和结果讨论，对实验结果进行解释和评估。
实验注意事项
1. 在进行实验前，确保安全操作，遵循实验室的相关规定和注意事项。
2. 在搭建电路过程中，保持电路连接良好，避免接触松动或脱落导致的测量误差。
3. 在改变电路中的电流强度时，逐步调节电阻箱的阻值，并等待电路稳定后进行测量。
4. 在记录数据时，尽量保持测量精确性，注意实验环境的影响，并采取合适的措施进行校正。
5. 在数据分析和结果讨论阶段，注意结合相关理论知识进行解释，并提出合理的建议和改进措施。
结论
通过测定燃料电池的电动势和内阻，我们可以评估其性能特点，并为优化其性能提供参考依据。
本实验提供了一种简单且有效的方
法来测定燃料电池的电动势和内阻，对于研究和应用燃料电池具有
重要意义。
燃料电池 研究报告
燃料电池研究报告
燃料电池研究报告
1. 概述
燃料电池是一种将燃料和氧气直接转化为电能的设备。
它通过催化剂将氢气与氧气进行电化学反应，产生水和电能。
燃料电池具有高能效、无污染、零排放等优点，被广泛应用于交通运输、电力站和便携式设备等领域。
2. 燃料电池的类型
常见的燃料电池包括质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体
氧化物燃料电池（SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等。
它们
的工作原理和使用的电解质有所不同，适用于不同的应用场景。
3. 燃料电池的优势和挑战
燃料电池有高效能、低排放、低噪音、长寿命等优点，但也存在成本较高、氢气储存与供给、催化剂的稳定性等挑战。
研究人员需要解决这些问题，提高燃料电池的性能和可靠性。
4. 发展趋势和应用前景
随着能源需求的增加和环境意识的提高，燃料电池作为一种清洁能源技术将得到更广泛的应用。
研究人员正在努力开发更高效、稳定和经济的燃料电池系统，以满足各种需求。
5. 燃料电池的市场前景
燃料电池在交通运输、能源领域和便携式设备等市场上具有巨大的潜力。
随着技术的进一步发展和成本的降低，市场规模将
逐渐扩大，并带动相关产业的发展。
6. 结论
燃料电池作为一种清洁高效的能源技术，具有广阔的应用前景。
研究人员需要加大技术研发和市场推广的力度，以推动燃料电池在各个领域的应用和普及。
燃料电池 研究报告
燃料电池研究报告燃料电池研究报告燃料电池是一种利用化学能转换为电能的装置，具有高能量效率、零排放和可再生等优点，在能源领域有着广阔的应用前景。
本研究报告主要介绍了燃料电池的基本原理、分类、研究进展以及存在的问题。
一、燃料电池的基本原理燃料电池通过对燃料和氧气进行电化学反应，将化学能转化为电能。
它的基本构造包括电解质膜、阳极、阴极和双层电容器等。
在燃料电池中，燃料和氧气在阳极和阴极分别发生氧化还原反应，产生电流和水。
常见的燃料电池有氢氧化物燃料电池（Alkaline Fuel Cell，简称AFC）、磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，简称PAFC）和固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）等。
二、燃料电池的分类根据电解质的不同，燃料电池可以分为若干种类。
常见的分类方法有温度分类和电解质分类。
1. 温度分类：- 高温燃料电池：燃料电池工作温度较高，一般在550℃~1000℃之间，如SOFC。
- 中温燃料电池：燃料电池工作温度在200℃~400℃之间，如磷酸燃料电池（PAFC）。
- 低温燃料电池：燃料电池工作温度在0℃~100℃之间，如聚合物电解质燃料电池（PEFC）。
2. 电解质分类：- 碱性燃料电池：采用氢氧化钾或氢氧化钠溶液作为电解质，如AFC。
- 磷酸燃料电池：采用磷酸作为电解质，如PAFC。
- 聚合物电解质燃料电池：采用固态聚合物电解质作为电解质，如PEFC。
- 固体氧化物燃料电池：采用氧化物陶瓷作为电解质，如SOFC。
三、燃料电池的研究进展燃料电池的研究进展主要体现在以下几个方面：1. 催化剂的设计与应用：催化剂能够提高燃料电池的反应速率。
目前研究重点是开发高活性、低成本的催化剂，如钯基合金催化剂和非贵金属催化剂等。
2. 电解质的开发：为了提高燃料电池的效率和稳定性，研究人员不断探索新型电解质材料，包括浸渍型电解质、单晶电解质和复合电解质等。
mfc实验报告
mfc实验报告MFC 实验报告一、实验目的本次 MFC（微生物燃料电池）实验旨在深入了解微生物燃料电池的工作原理、性能特点以及其在能源领域的潜在应用。
通过实际操作和数据测量，掌握 MFC 的构建方法和性能评估指标，为进一步研究和开发高效的微生物燃料电池技术提供基础数据和实践经验。
二、实验原理微生物燃料电池是一种利用微生物作为催化剂将有机物中的化学能直接转化为电能的装置。
在 MFC 中，微生物在阳极室分解有机物，产生电子和质子。
电子通过外电路传递到阴极，质子则通过质子交换膜迁移到阴极，在阴极与电子和氧气结合生成水。
其基本原理可以用以下化学反应式表示：阳极反应：有机物＋微生物→ 二氧化碳＋电子＋质子阴极反应：氧气＋电子＋质子→ 水三、实验材料与设备1、实验材料阳极材料：碳毡阴极材料：碳布质子交换膜：Nafion 膜微生物培养液：含有产电微生物的培养基有机物底物：葡萄糖溶液2、实验设备恒电位仪数据采集系统万用表电子天平移液器磁力搅拌器四、实验步骤1、阳极和阴极的制备将碳毡和碳布分别剪成合适的尺寸，用丙酮和去离子水清洗干净，然后在氮气氛围下烘干备用。
在阳极表面负载产电微生物，将清洗好的碳毡浸泡在含有微生物的培养液中，在恒温培养箱中培养一段时间，使微生物在阳极表面附着生长。
2、 MFC 的组装将质子交换膜夹在阳极室和阴极室之间，用硅胶垫圈密封，确保无泄漏。
将制备好的阳极和阴极分别放入阳极室和阴极室，连接导线和外电路。
3、实验运行在阳极室中加入有机物底物（葡萄糖溶液），阴极室中加入适量的氧化剂（如氧气）。
启动磁力搅拌器，使溶液均匀混合。
连接恒电位仪和数据采集系统，设置合适的工作参数，开始实验。
4、数据测量与记录在实验过程中，使用万用表测量电池的输出电压和电流，使用数据采集系统记录电压和电流随时间的变化。
定期取样分析阳极室和阴极室中有机物和产物的浓度变化。
五、实验结果与分析1、电压和电流输出实验过程中，MFC 的输出电压和电流呈现出先上升后稳定的趋势。
新型生物质燃料电池系统性能测试实验报告
新型生物质燃料电池系统性能测试实验报告一、实验背景随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，寻找可持续、清洁的能源解决方案成为当务之急。
生物质能作为一种可再生能源，具有来源广泛、储量丰富等优点。
生物质燃料电池作为将生物质能转化为电能的一种新型技术，近年来受到了广泛的关注和研究。
本次实验旨在对新型生物质燃料电池系统的性能进行全面测试和评估。
二、实验目的本实验的主要目的是评估新型生物质燃料电池系统在不同条件下的性能表现，包括输出电压、电流、功率密度、能量转换效率等关键指标，为进一步优化和改进该系统提供数据支持和理论依据。
三、实验设备与材料（一）实验设备1、新型生物质燃料电池系统：包括生物质燃料处理装置、电化学反应器、电解质溶液循环系统、气体供应系统等。
2、电子负载仪：用于模拟不同的负载条件，测量电池的输出电压和电流。
3、数据采集系统：用于实时采集和记录电池的性能参数。
4、化学分析仪器：如气相色谱仪、液相色谱仪等，用于分析燃料和反应产物的成分。
（二）实验材料1、生物质燃料：选用了玉米秸秆、木屑等常见的生物质材料。
2、电解质溶液：选用了合适的酸碱溶液作为电解质。
3、催化剂：选用了具有高效催化性能的贵金属催化剂。
四、实验方法（一）电池组装与预处理按照实验设计要求，将生物质燃料电池系统的各个部件进行组装，并进行必要的预处理，如催化剂活化、电解质溶液灌注等。
（二）实验条件设置1、温度：分别设置了 25℃、35℃、45℃等不同的工作温度。
2、燃料浓度：改变生物质燃料的浓度，考察其对电池性能的影响。
3、负载电阻：通过电子负载仪设置不同的负载电阻，模拟不同的用电需求。
（三）性能测试1、启动电池系统，待其稳定运行一段时间后，开始测量输出电压和电流。
2、每隔一定时间记录一次数据，包括电压、电流、功率等。
3、同时，使用化学分析仪器对燃料和反应产物进行分析，计算能量转换效率。
五、实验结果与分析（一）温度对电池性能的影响在不同温度下，电池的输出电压和功率密度呈现出明显的变化。
新型高性能燃料电池堆系统集成实验报告
新型高性能燃料电池堆系统集成实验报告一、实验背景随着全球对清洁能源的需求不断增长，燃料电池作为一种高效、环保的能源转换装置，受到了广泛的关注。
燃料电池堆是燃料电池系统的核心部件，其性能直接影响整个系统的效率和可靠性。
因此，开展新型高性能燃料电池堆系统集成实验，对于提高燃料电池的性能和推动其商业化应用具有重要意义。
二、实验目的本实验旨在研究新型高性能燃料电池堆的系统集成方案，评估其性能指标，并探索优化策略，以提高燃料电池堆的输出功率、能量转换效率和稳定性。
三、实验原理燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其基本原理是通过氢气和氧气的电化学反应产生电能和水。
燃料电池堆由多个单电池串联而成，通过合理的系统集成，包括气体供应、水热管理、电子控制等，实现高效稳定的能量输出。
四、实验设备与材料1、新型高性能燃料电池堆：采用先进的膜电极组件和双极板设计。
2、氢气供应系统：包括氢气瓶、减压阀、质量流量控制器等。
3、氧气供应系统：空气压缩机、过滤器、加湿器等。
4、水热管理系统：冷却水泵、散热器、温度传感器等。
5、电子负载：用于模拟不同的负载条件。
6、数据采集系统：采集电压、电流、温度、压力等参数。
五、实验步骤1、燃料电池堆的安装与调试将燃料电池堆安装在实验台上，连接好气体供应、水热管理和电子负载等系统。
进行气密性检查，确保系统无泄漏。
对燃料电池堆进行活化处理，使其性能达到稳定状态。
2、性能测试在不同的氢气和氧气流量下，测量燃料电池堆的输出电压和电流，绘制极化曲线，评估其输出功率。
改变负载电阻，测量燃料电池堆在不同负载条件下的电压和电流变化，考察其动态响应性能。
进行长时间的恒电流放电实验，监测电池堆的电压衰减情况，评估其稳定性。
3、水热管理优化调整冷却水流速和温度，观察对燃料电池堆性能的影响。
优化加湿器的工作参数，提高气体湿度，改善电池堆的性能。
4、气体供应优化研究不同氢气和氧气压力对电池堆性能的影响，确定最佳的供气压力。
燃料电池试验
燃料电池试验實驗九氫氧燃料電池的製備實驗⼗直接甲醇燃料電池的製備與量測⼀、實驗⽬的1.學習氧化還原反應、電解、充電、放電之原理。
2.學習燃料電池之製作及性能測定。
3.藉由製備不同燃料電池，探討電池之電壓、充電效果及持久性。
⼆、實驗原理燃料電池（Fuel cell）是⼀種主要透過氧或其他氧化劑進⾏氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的電池。
⽽最常⾒的燃料為氫，⼀些碳氫化合物例如天然氣、醇、和甲烷等有時亦會作燃料使⽤。
燃料電池有別於原電池，因為需要穩定的氧和燃料來源，以確保其運作供電。
這種電池的優點是可以不間斷的提供穩定電⼒，直⾄燃料耗盡。
現今⽣活中存在多種燃料電池，但它們運作原理基本上⼤致相同，必定包含⼀個陽極，⼀個陰極以及讓電荷通過電池兩極的電解質。
電⼦由陽極傳⾄陰極產⽣直流電，形成完整的電路。
各種燃料電池是基於使⽤不同的電解質以及電池⼤⼩⽽分類的，因此電池種類變得更多元化，⽤途亦更廣泛。
由於以個體燃料電池計，單⼀顆電池只能輸出相對較⼩的電壓，⼤約0.7V，所以燃料電池多以串連或⼀組的⽅式製造，以增加電壓，配合應⽤需求。
（⼀）氫氧燃料電池以氫氣為燃料、氧氣為氧化劑，通過化合作⽤發電，此種燃料電池⼜叫再⽣性氫氧燃料電池(regenerative fuel cell，RFC)。
氫和氧化學反應⽣成⽔蒸氣，不排放碳化氫、⼀氧化碳、氮化物和⼆氧化碳等污染物質，排出物是無污染的⽔。
氫氧燃料電池排放出⾮常清潔副產品，幾乎無污染且⾼效率。
其設計原理是利⽤可⾃發的氧化還原反應之化學能轉換為電能。
陽極進⾏氫氣氧化，產⽣的電⼦經外電路傳遞給陰極之氧氣，氧氣經還原反應獲得電⼦形成氧離⼦，陽極所產⽣的質⼦經質⼦交換膜傳遞到陰極與氧反應⽣成⽔（如下圖）。
氫氧燃料電池⽰意圖陽極半反應（氧化）H2→2H+ + 2e- E o cell = 0 V (1) 陰極半反應（還原）1/2 O2 + 2H+ + 2e-→H2O E o cell = 1.23 V (2) 總電池反應H2(g) + 1/2 O2(g)→H2O(l)E o cell = 1.23 V (3)（⼆）⽔的電解（對氫氧電池充電）：⽔電解的過程中，電極的陽極部分發⽣氧化作⽤（放出氧氣），陰極部分則發⽣還原作⽤（放出氫氣），兩極產⽣的氣體體積⽐為1：2。
燃料电池专题第五章实验报告
燃料電池專題Special Topic in Fuel Cell第五章燃料電池系統基礎與操作指導教授:詹世弘學生:孫慶學號:s10152321.實驗目的(1)利用公式了解相對濕度和飽和蒸汽壓及溫度的關係(2)比較在不同濕度下對於燃料電池性能的影響(3)比較在不同電池溫度對於燃料電池性能的影響(4)比較不同濕度及不同溫度的效能差異,並找出最佳條件2.實驗原理,裝置與方法相對濕度（Relative humidity）其中的符號分別是：–絕對飽和溼度(加濕溫度)–最高飽和溼度(電池溫度)為了能夠計算出特定相對濕度下需要的加濕溫度需要再利用Antoine equation:A=8.10765,B=1750.286,C=238(Ex.50o C時, P=64.576mmHg ,將P帶入Antoine equation 即可得到T=42.927(O C) )將操作條件下(40 O C,60%及50 O C, 60%)的P先算出40O C P sat = 7.384KPa =55.384mmHg50O C P sat = 12.349KPa =107.626mmHg再利用Antoine equation算出所對應的溫度40O C 60/100=P/55.384 ,P=33.230mmHg50O C 60/100=P/107.626 ,P=64.576mmHg可得到如下表:溫度的改變將會影響燃料電池的水機制及質傳現象，透過改變燃料電池溫度及加濕溫度來觀測燃料電池性能傾向。
3.實驗步驟3.1進入參數設定畫面後設定參數如下表本次實驗重點為改變不同Set Temp and Inlet temp並觀察對效能的影響3.2實際操作面板截圖如上圖可以看到設定set temp為40 O C及Inlet temp為30.8O C 作為操作條件進行效能測試如上圖可以發現雖然Inlet temp設為30.8O C但實際操作時溫度還是會略有誤差3.3本次實驗操作條件本次實驗總共會調整不同電池溫度(40.50O C)及不同加濕溫度(30.754,40,42.927,50O C)來觀察對於電池性能的影響及變化如下表:編號電池溫度加濕溫度氫氣當量空氣當量相對溼度2 50o C 42.927o C1 1 60% 3 50o C 50 o C 1 1 100%4 40o C 30.754o C1 160%4.數據紀錄與分析代號說明,4.1相同溫度下不同濕度比較E / VI / mA*cm-2Fig.1 相同溫度(40o C)不同相對濕度(100%,60%)極化曲線圖 由圖1可以發現在電池溫度40o C 時相對溼度越低時反而效能越高,這有可能和電池本身質子交換膜的成分及性質有關,例如在膜材中添加Pt/SiO 2即可增加膜材本身抓水分子的能力,有助於膜材在低濕下的效能表現,但反而不利於膜材在全加濕的效能表現,因為有可能水分過多而產生水氾濫的問題E / VI / mA*cm-2Fig.2 相同溫度(50o C)不同相對濕度(100%,60%)極化曲線圖 由圖2同樣可以發現在電池溫度50o C 時相對溼度越低時反而效能越高,同樣有可能和膜材本身特性有關,往後可以朝膜材特性方面多做探討4.2相同相對溼度下不同電池溫度比較1234E / VI / mA*cm-2Fig.3 相同相對溼度(100%)不同電池溫度(40,50 o C)極化曲線圖 由圖3 可以發現在相同相對濕度(100%)的條件下,電池溫度較低的效能較好,這也有可能和電池膜材本身特性有關,例如Nafion 膜比較適合用在電池溫度100 o C 以下,但PBI 膜材會比較適合利用在電池溫度超過100 o C 以上,所以如果需要進一步解釋為何在電池溫度較低時效能較好需要討論膜材性質1234E / VI / mA*cm-2Fig.4 相同相對溼度(60%)不同電池溫度(40,50 o C)極化曲線圖由圖4 同樣可以發現在相同相對濕度(60%)的條件下,電池溫度較低的一樣效能較好,同樣和圖3一樣有可能和膜材本身特性有關,所以才會不論在全加濕或是低濕度的條件下,低電池溫度的效能都比較好4.3不同相對溼度及不同電池溫度比較1234E / V I / mA*cm-2Fig.5 相同相對溼度(60%)不同電池溫度(40,50 o C)極化曲線圖由圖5 的綜合比較圖可以發現,依照我們的操作條件下,相對溼度60%及電池溫度40 o C 的效能會是最佳的,而由圖更可以發現在較低溫度下的效能皆比較高溫度得來的好,依照四種操作條件下的效能比較圖可以讓我們很快了解到相對濕度及電池溫度對電池效能的影響,也有助於讓我們判定不同膜材適合的工作條件5.問題與討論(1)在燃料電池性能中，電池溫度高好，還是加濕溫度高好?為什麼?(請從極化曲線及定電壓性能圖中說明)Ans:藉由本次我們的實驗數據分析後可以得到的結論為在電池溫度較低及相對溼度也較低時性能最好,我認為有可能和膜材本身特性有很大的關聯(2)氣體當量比的高低對燃料電池的性能有什麼影響?為什麼?(請從極化曲線及定電壓性能圖中說明)Ans:因為本次實驗操作條件並無加入當量比故不做討論6.個人參與實驗操作我在本次的實驗中有全程參與機台的操作過程以及各種操作條件的設定,讓我能夠瞭解機台的操作及實際運作時的各種情況7.心得與結論藉由本次實驗結果可以發現在低濕低溫的條件下效能最佳,也能藉由本次實驗熟悉機台的操作以及在特定條件下找出最佳操作條件的實驗流程,更可以了解到電池溫度及進料溫度對燃料電池的重大影響。
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燃料电池实验报告
篇一：燃料电池综合特性实验报告
燃料电池综合特性实验
【实验背景】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热机。
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它电池。
因此它的应用从最早的宇航等特殊领域，到现在人们积极研究将其应用到电动汽车，手机电池等日常生活的各个方面，各国都投入巨资进行研发。
按燃料电池使用的电解质或燃料类型，可将现在和近期可行的燃料电池分为碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，直接甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池6种主要类型，本实验研究其中的质子交换膜燃料电池。
能源为人类社会发展提供动力，长期依赖矿物能源使我
们面临环境污染之害，资源枯竭之困。
为了人类社会的持续健康发展，各国都致力于研究开发新型能源。
未来的能源系统中，太阳能将作为主要的一次能源替代目前的煤，石油和天然气，而燃料电池将成为取代汽油，柴油和化学电池的清洁能源。
【摘要】燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池(pem)以其高功率密度、高能量转换效率、可低温启动、环境友好等突出优点而受到瞩目。
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。
本实验通过研究燃料电池的工作原理，测量其输出特性，计算燃料电池的最大输出功率及效率并验证法拉第电解定律。
测量太阳能电池的特性，做出所测太阳能电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
获取太阳能电池的开路电压，短路电流，最大输出功率等。
【关键词】燃料电池，电解池，太阳能电池
【正文】
一、实验目的：
1、了解燃料电池的工作原理。
2、观察仪器的能量转换过程：
光能→太阳能电池→电能→电解池→氢能（能量储存）
→燃料电池→电能
3、测量燃料电池输出特性，做出所测燃料电池的伏安特性（极化）曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
计算燃料电池的最大输出功率及效率。
4、测量质子交换膜电解池的特性，验证法拉第电解定律。
5、测量太阳能电池的特性，做出所测太阳能电池的伏安特性曲线，电池输出功率随输出电压的变化曲线。
获取太阳能电池的开路电压，短路电流，最大输出功率，填充因子等特性参数。
二、实验原理：
1、燃料电池
质子交换膜(pem，protonexchangemembrane)燃料电池在常温下工作，具有启动快速，结构紧凑的优点，最适宜作汽车或其它可移动设备的电源，近年来发展很快，其基本结构如图l所示。
目前广泛采用的全氟璜酸质子交换膜为固体聚合物薄腆，厚度0.05~0.lmm，它提供氢离子（质子）从阳极到达阴极的通道，而电子或气体不能通过。
催化层是将纳米量级的铂粒子用化学或物理的方法附着在质子交换膜表面，厚度约0.03mm，对阳极氢的氧化和阴极氧的还原起催化作用。
膜两边的阳极和阴极由石墨化的碳纸或碳布做成，厚度0.2～0.5mm，导电性能良好，其上的微孔提供气体进入催
化层的通道，又称为扩散层。
教学用燃料电池采用有机玻璃做流场板。
进入阳极的氢气通过电极上的扩散层到达质子交换膜。
氢分子在阳极催化剂的作用下解离为2个氢离子，即质子，并释放出2个电子，阳极反应为：
h2=2h+2e(l)
氢离子以水合质子h+(nh2o)的形式，在质子交换膜中从一个璜酸基转移到另一个璜酸基，最后到达阴极，实现质子导电，质子的这种转移导致阳极带负电。
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，在阴阳极间接通外电路，就可以向负载输出电能。
总的化学反应如下：
2h2+o2=2h2o(3)
（阴极与阳极：在电化学中，失去电子的反应叫氧化，得到电子的反应叫还原。
产生氧化反应的电极是阳极，产生还原反应的电极是阴极。
对电池而言，阴极是电的正极，阳极是电的负极。
）
2、水的电解
将水电解产生氢气和氧气，与燃料电池中氢气和氧气反应生成水互为逆过程。
水电解装置同样因电解质的不同而各异，碱性溶液和质子交换膜是最好的电解质。
若以质子交换膜为电解质，可在图1右边电极接电源正极形成电解的阳极，在其上产生氧化反应2h2o=o2+4h?+4e。
左边电极接电源负极形成电解的阴极，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=h2o即在右边电极析出氧，左边电极析出氢。
作
燃料电池或作电解器的电极在制造上通常有些差别，燃料电池的电极应利于气体吸纳，而电解器需要尽快排出气体。
燃料电池阴极产生的水应随时排出，以免阻塞气体通道，而电解器的阳极必须被水淹没。
3、太阳能电池
太阳能电池利用半导体p-n结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面p-n结，图2为p-n结示意图。
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平衡，使流。