燃料電池課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

燃料電池為什么氫氧燃料電池受廣泛關(guān)注？定義燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源【核心任務(wù)】設(shè)計(jì)氫氧燃料電池設(shè)計(jì)氫氧燃料電池并畫(huà)出裝置圖繪制實(shí)驗(yàn)裝置圖，并說(shuō)說(shuō)你的設(shè)計(jì)思路。提供實(shí)驗(yàn)用品:食鹽水，硫酸，氫氧化鈉，電流計(jì)，石墨棒等，其它材料自選。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪脤?shí)驗(yàn)儀器及藥品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，2H2+O2=2H2O【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】自制的氫氧燃料電池通入O220mL注射器通入H2三通閥石墨棒請(qǐng)寫(xiě)出質(zhì)子交換膜燃料電池的電極反應(yīng)式。質(zhì)子交換膜燃料電池溫度低啟動(dòng)快無(wú)泄漏總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O自制的氫氧燃料電池優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)原因【方法指引】電極材料、電極之間的距離、電解質(zhì)的狀態(tài)、電極材料與電解質(zhì)的接觸面積等角度考慮，結(jié)合導(dǎo)學(xué)案上的資料1給的信息思考與討論。材料廉價(jià)，制作簡(jiǎn)單、快捷便于觀察氣體是否減少。電流較小、反應(yīng)速度太慢【改進(jìn)措施】選擇催化活性較好的Pt、鎳等活潑電極增大氣體與電極的接觸面積改成固體電解質(zhì)或使用質(zhì)子交換膜電極材料、電極之間的距離、電解質(zhì)的狀態(tài)、電極材料與電解質(zhì)的接觸面積25mm×25mm離子交換膜負(fù)載鉑粉的石墨片實(shí)驗(yàn)---氫氧燃料電池制氫瓶氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)---氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)器材及藥品：氫氧燃料電池盒、金屬鋅、稀硫酸1、按說(shuō)明書(shū)好連接好裝置2、給制氫瓶中加如金屬鋅粒和稀硫酸，硫酸不超過(guò)制氫瓶的水位線，鋅粒10粒、鋅片和銅片（自選）。3、仔細(xì)觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1、為驅(qū)動(dòng)更大的用電器如汽車，如何獲得更大的電壓呢？請(qǐng)結(jié)合物理的知識(shí)思考。串聯(lián)多個(gè)電池組2、汽車行駛中如何獲得持續(xù)的電流呢？方法：源源不斷的輸入氫氣措施：安裝一個(gè)裝大氫氣罐子氫能客車300多輛2024年氫能助力大卡汽車的發(fā)展氫能助力新能源小汽車3000多輛思考：阻礙燃料電池“發(fā)展的大山”是什么？催化劑的成本占總成本的53%以上。催化劑主要是鉑，貴且資源稀缺，我國(guó)鉑供應(yīng)主要依靠國(guó)外。2017年我國(guó)鉑族金屬資源儲(chǔ)量?jī)H為365.3t，可供開(kāi)采的儲(chǔ)量則更少，目前年產(chǎn)量?jī)H為3t左右，2018年需求量74.6t，對(duì)外依存度超過(guò)95%催化劑氫能源的存儲(chǔ)是目前主要技術(shù)難點(diǎn)。目前車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)一般都采用高壓儲(chǔ)氫罐，需要加壓到70兆帕進(jìn)行存儲(chǔ)，而在國(guó)內(nèi)只能實(shí)現(xiàn)35兆帕儲(chǔ)氫罐的生產(chǎn)。壓力不夠大，會(huì)極大影響氫氣的裝載量。因此，對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)需要攻克的難題。儲(chǔ)氫技術(shù)目前成熟的制氫技術(shù)主要有化石能源重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)物制氫、電解水制氫。其中電解水制氫綠色環(huán)保，然而火電占比較大，會(huì)極大的消耗電能，且仍會(huì)產(chǎn)生碳排放。加氫站的建設(shè)成本非常之高，相當(dāng)于傳統(tǒng)加油站的兩到三倍。此外，大部分加氫站設(shè)備需要依賴進(jìn)口，特別是壓縮機(jī)的成本最高制氫、加氫技術(shù)膜電極、雙極板、質(zhì)子交換膜已具備國(guó)產(chǎn)化能力，但生產(chǎn)規(guī)模較小，膜電極組件安全性、穩(wěn)定性、膜壽命與機(jī)械性能仍有提升空間，制備工藝較為復(fù)雜，對(duì)外依賴較高。膜電極技術(shù)確定正負(fù)極反應(yīng)物，計(jì)算得失電子數(shù)1請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)書(shū)寫(xiě)燃料電池電極反應(yīng)式的要點(diǎn)。根據(jù)電解液環(huán)境，寫(xiě)出穩(wěn)定產(chǎn)物2配平電極反應(yīng)式（電荷守恒、原子守恒；添加H?、OH?、H2O）3