實驗原理

氫氧燃料電池以氫氣作燃料為還原劑,氧氣作氧化劑,通過燃料的燃燒反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵?與原電池的工作原理相同。 氫氧燃料電池工作時,向氫電極供應(yīng)氫氣,同時向氧電極供應(yīng)氧氣。氫、氧氣在電極上的催化劑作用下,通過電解質(zhì)生成水。這時在氫電極上有多余的電子而帶負(fù)電,在氧電極上由于缺少電子而帶正電。接通電路后,這一類似于燃燒的反應(yīng)過程就能連續(xù)進(jìn)行。 工作時向負(fù)極供給燃料(氫),向正極供給氧化劑(氧氣)。氫在負(fù)極上的催化劑的作用下分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中,而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上,氧氣同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。

太陽能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏應(yīng)。所謂光生伏應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。當(dāng)光照射到PN結(jié)上時，產(chǎn)生電子--空穴對，在半導(dǎo)體內(nèi)部P-N結(jié)附近生成的載流子沒有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)部電場的吸引，電子流入N區(qū)，空穴流入P區(qū)，結(jié)果使N區(qū)儲存了過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴。它們在P-N結(jié)附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動勢，這就是光生伏應(yīng)。

儀器概述

本實驗通過碘鎢燈模擬太陽光，照射到太陽能電池板發(fā)電，然后驅(qū)動質(zhì)子交換膜電解槽分解氫氣和氧氣，并通過儲氣罐保存氫氣和氧氣，然后再用氫氧燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，驅(qū)動風(fēng)扇和LED燈。太陽能電池還可以通過太陽能控制器給蓄電池充電，并驅(qū)動直流負(fù)載、DC-DC電源模塊、逆變器交流負(fù)載等。

儀器特點

1. 采用積木式設(shè)計，學(xué)生可以自行組裝儲氣管、電解模塊、燃料電池模塊等元器件；培養(yǎng)學(xué)生的實驗構(gòu)建及動手能力；

2. 本實驗包含多個能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將燃料電池和太陽能電池有機的組合起來，形成了完整的能量轉(zhuǎn)換、儲存、使用的鏈條。

3. 多種多樣的太陽能電池負(fù)載模塊：

4. 便捷的數(shù)據(jù)采集接口：實驗電源配置3個模擬數(shù)據(jù)采集接口，可以連接電壓傳感器和PASCO數(shù)據(jù)采集軟件，可以實時地采集大量的數(shù)據(jù)來分析測試結(jié)果，方便、快捷、高效地完成實驗內(nèi)容。

實驗內(nèi)容與典型實驗數(shù)據(jù)

• 太陽能電池的輸出特性：電流- 電壓特性與功率- 電壓特性

  

  
  

  

  
  

• 氫氧燃料電池的輸出特性

  

  
  

  

  
  

• 超級電容的充電特性

  

  
  

  

  
  

  

部件列表

選配件和自配件