氫氧燃料電池

1、PagePageof實(shí)驗(yàn)結(jié)果、處理和分析：1實(shí)驗(yàn)1根據(jù)光源和太陽能電池的距離以及入射光角度的變化測量太陽能電池的光電流和短路電流（）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：距離短路電流開路電壓太陽能電池內(nèi)阻Q（）實(shí)驗(yàn)圖像：.開路電壓距離圖像:分析：由圖像可以看出，太陽能電池的開路電壓隨距離的增加而減小，其變化規(guī)律可以在距離不超過時(shí)近似為線性。經(jīng)計(jì)算，其斜率大約為6造成曲線斜率略有起伏的原因可能是實(shí)驗(yàn)中測量時(shí)的隨機(jī)誤差以及光源與太陽能電池間的距離和角度有輕微的抖動變化?？诙搪冯娏骶嚯x圖像:中山大學(xué)物理學(xué)院、東校區(qū)實(shí)驗(yàn)中心編制中山大學(xué)物理學(xué)院、東校區(qū)實(shí)驗(yàn)中心編制氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)報(bào)告7町.0060.00X50.00-X4-0.0

2、030.00弋20.00Xr;10.000.00-I1111101020304050分析：由圖像可以看出，太陽能電池的短路電流隨距離增大而減小，呈明顯的非線性關(guān)系，據(jù)估計(jì)可近似為反比例關(guān)系。利用軟件計(jì)算出的短路電流（）與距離（）之間的函數(shù)關(guān)系可近似為：I0.707d-.4太陽能電池內(nèi)阻距離圖像：700.0600.-D0/500.00#400.00-300.0020000100.coo.co-I11111fl1020304050分析：由圖像可以看出，距離越大，太陽能電池的內(nèi)阻越大，提供電能的效率越低。其曲線變化關(guān)系從圖像中無法判斷。（）總結(jié)：太陽能電池板的空載電壓與電流都隨著距離增大而減小，內(nèi)阻

3、隨著距離增大而增大。即距離越大，太陽能電池板能提供的功率和效率都越低。這里介紹一下太陽能電池的工作原理：太陽能電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。所謂光生伏特效應(yīng)就是當(dāng)物體受Pageof中山大學(xué)物理學(xué)院、東校區(qū)實(shí)驗(yàn)中心編制中山大學(xué)物理學(xué)院、東校區(qū)實(shí)驗(yàn)中心編制氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)報(bào)告PagePageof到光照時(shí)，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)體的結(jié)時(shí)，就會在結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。當(dāng)光照射到n結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生電子空穴對，在半導(dǎo)體內(nèi)部結(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?yún)^(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲

4、存了過剩的電子，區(qū)有過剩的空穴。它們在結(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，還使區(qū)帶正電，區(qū)帶負(fù)電，在區(qū)和區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動勢，這就是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)把能量以光的形式加到純硅中時(shí)，它會導(dǎo)致幾個電子脫離其共價(jià)鍵并離開原子。每有一個電子離開，就會留下一個空穴。然后，這些電子會在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個空穴來安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運(yùn)載電流。將純硅與磷原子混合起來，只需很少的能量即可使磷原子最外層五個電子的某個“多余”的電子逸出，當(dāng)利用磷原子摻雜時(shí)，得到的硅被成為型（“n”表示負(fù)電），太陽能電池只有一部分是型。另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外

5、電子層只有三個而不是四個電子，這樣可得到型硅。型硅中沒有自由電子。由于同一光源，光強(qiáng)與距離成反比，即距離越大，光強(qiáng)越小，所以，光源與太陽能電池板的距離越大，太陽能電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)接受的能量越低，產(chǎn)生的電子空穴對越少，光生電壓越小（以電壓距離曲線為體現(xiàn)），導(dǎo)電能力越差（以內(nèi)阻距離圖像為體現(xiàn)），由于電流電壓內(nèi)阻，所以短路電流隨距離增加減小且體現(xiàn)出明顯的非線性。2、實(shí)驗(yàn)3：法拉第第一定律和電解槽電解效率（）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：氫氣體積時(shí)間電壓電流功率(2)實(shí)驗(yàn)圖像:功率-時(shí)間圖像:140,000120.000100.000B000060.00040_00020.00000001O0O150020002500電流-

6、時(shí)間圖像:5001-000(2)實(shí)驗(yàn)圖像:功率-時(shí)間圖像:140,000120.000100.000B000060.00040_00020.00000001O0O150020002500電流-時(shí)間圖像:5001-0001500200-02500由圖像可以看出，實(shí)驗(yàn)的前半段時(shí)間中，電解池的功率和電流基本不變，在約1400s之后，可能是因?yàn)楣庠磁c太陽能電池板之間的距離和角度抖動發(fā)生改變，從而使功率和電流變大。實(shí)驗(yàn)中電流與功率隨時(shí)間的變化趨勢基本一致，說明電壓是穩(wěn)定的，與測量結(jié)果相符。(3)計(jì)算與分析:3、實(shí)驗(yàn)4：法拉第第一定律和燃料電池化合效率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：氫氣體積（標(biāo)記）時(shí)間電壓電流功率實(shí)驗(yàn)圖像10.0-006.