[實用新型]氫燃料電池實驗器

無效

• 申請號: 201020181535.0
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN201689586U
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 彭實;余東風
• 申請（專利權）人: 教育部教學儀器研究所;北京飛馳綠能電源技術有限責任公司
• 主分類號: G09B23/24
• 分類號: G09B23/24;G09B23/18
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 解政文

技術領域

本實用新型涉及一種教育或演示用具，尤其涉及一種氫燃料電池實驗器。

背景技術

燃料電池是一種將燃料和氧化劑中的化學能通過電化學反應的方式直接轉化為電能的高效發電裝置，具有能量轉化效率高、清潔、高功率密度等特點。與其他類型的燃料電池相比，質子交換膜氫燃料電池工作溫度最低，比能量最高，啟動快，壽命長，結構緊湊，因此是電動汽車最理想的候選電源，具有廣闊的應用前景。

質子交換膜氫燃料電池以全氟磺酸型固體聚合物為電解質，鉑/碳為電催化劑，氫氣為燃料，空氣或純氧為氧化劑，帶有氣體流動通道的石墨或表面改性的金屬板為雙極板。陽極催化層中的氫氣在催化劑作用下發生電極反應：

H₂→2H⁺+2e????????????????????????????(1)

該電極反應產生的電子經外電路到達陰極，氫離子則經過質子交換膜到達陰極。氧氣與氫離子及電子在陰極發生反應生成水：

1/2O₂+2H⁺+2e→H₂O?????????????????????(2)

生成的水隨反應尾氣排出。

作為質子交換膜氫燃料電池的核心部件，質子交換膜不僅用于傳導質子和阻隔燃料和氧化劑的接觸，還是氧化劑的支撐體。為保證燃料電池正常運行，質子交換膜應具有優異的化學、熱力學穩定性和良好的質子傳導性，同時，膜表面與催化劑適配性要好，能有效阻止氣體擴散，阻隔氧化劑與燃料接觸等。通常質子交換膜電極包括電解質膜、緊貼電解質膜兩側的催化層及催化層外側的擴散層。

為普及質子交換膜氫燃料電池的相關知識，使廣大群眾，特別是中小學生對質子交換膜氫燃料電池有一個感性認識，一些中學和大學的化學課中開設了與質子交換膜氫燃料電池有關的實驗，但用于演示和操作的氫燃料電池實驗器在現有技術中還未看到。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是提供一種可以直觀演示氫燃料電池原理的氫燃料電池實驗器。

本實用新型解決的另一技術問題是提供一種適合學生拆裝、操作的氫燃料電池實驗器。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，包括氫氣氣源、氧氣氣源、燃料電池和負載，所述氫氣氣源、氧氣氣源分別連通燃料電池，所述燃料電池和所述負載電連接。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述氫氣氣源包括氫氣輸出管，所述氧氣氣源包括氧氣輸出管，所述燃料電池包括質子交換膜電極和流場板，所述質子交換膜電極包括電解質膜，緊貼電解質膜兩側的是催化層，催化層外側是擴散層，所述流場板包括兩塊形狀相同的板體，兩板體分別設置在膜電極兩側，一個板體作為質子交換膜電極的氫氣流場板，另一個板體作為質子交換膜電極的氧氣流場板，所述氫氣流場板上開有封閉的氫氣導流槽，所述氫氣導流槽內開有氫氣進氣孔和氫氣排氣孔，所述氫氣導流槽內設有第一電極。所述氧氣流場板上的對應位置開有封閉的氧氣導流槽，所述氧氣導流槽內開有氧氣進氣孔和氧氣排氣孔，所述氧氣導流槽內設有第二電極，所述氫氣導流槽、氧氣導流槽分別位于在質子交換膜電極的兩側，第一電極、第二電極分別同質子交換膜電極的兩個相對的側面接觸，所述氫氣進氣孔連接所述氫氣輸出管，所述氧氣進氣孔連接所述氧氣輸出管，所述氫氣排氣孔和氧氣排氣孔均與大氣相通。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述氫氣氣源、氧氣氣源為電解池。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，還包括儲氣池，所述儲氣池包括氫氣儲氣腔和氧氣儲氣腔，所述氫氣輸出管連接所述氫氣儲氣腔，所述氫氣儲氣腔連接所述氫氣進氣孔，所述氧氣輸出管連接所述氧氣儲氣腔，所述氧氣儲氣腔連接所述氧氣進氣孔。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述氫氣儲氣腔的內壁上和氧氣儲氣腔的內壁上均有刻度線。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述負載可以是燈泡、風扇、發光管或音樂盒。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述電解質膜采用全氟磺酸膜。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述流場板的氫氣流場板的氫氣導流槽為階梯槽，所述質子交換膜電極放置所述階梯槽的淺槽中。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述流場板通過可拆卸螺栓或夾板固定在一起。

本實用新型的氫燃料電池實驗器，其中，所述流場板為透明有機玻璃材質或塑料材質。