甲醇燃料电池教学演示系统 型号:M28006

库号：M28006  

甲醇燃料电池教学演示系统的用途

燃料电池的应用是一种正在逐步完善的能源利用方式。燃料电池本身是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，当燃料和空气分别被送进燃料电池的同时，电就被奇妙地生产出来，这与传统意义上的电池不同。
该产品采用模块式设计，共分为三个单元：1、原料单元，2、发电单元，3、演示单元。用户可以亲自动手将各个模块逐一进行安装，再加入甲醇燃料，就可以很 直观的感受到甲醇燃料电池带来的神奇发电过程，这样既锻炼了用户的动手能力，又使其了解了该技术的设计结构及发电原理 ，增强了对前沿技术及未来科技的探索欲，具有很强的教育意义。


甲醇燃料电池发电系统发出直流电的功率：≥0.01W；
甲醇燃料电池发电系统发出直流电的电压：≥0.5V；
甲醇燃料电池发电系统发出直流电的电流：≥0.02A；
甲醇浓度：5%；
工作温度：约为20℃～100℃，建议配置甲醇溶液时使用热水；
燃料电池外形尺寸：5.8cm*5.8cm*1.85cm。

甲醇燃料电池教学演示系统的设计
结构说明与组装
非常感谢您购买并使用我们的甲醇燃料电池教学演示系统。在您使用前，请仔细阅读以下说明，它将提示您如何规范操作并延长其使用寿命。
各部分名称介绍

自备用具：胶皮手套 （一副）；
电子天平 （一台）。

图
甲醇燃料电池的组装

1)将有机板玻璃板 （甲醇储存面）平放于桌面，擦拭干净。

2)取密封圈 <3> 置于有机玻璃板 的密封槽中。

3)取一片碳板 （一面开有密封槽），置于有机玻璃板 的正确位置。

4)取密封圈 <5> 置于碳板 的密封槽中。

5)将膜电极 <6> 带有标记的面正对有机玻璃板 平放于碳板上。（注意：膜电极完整面为正极，对空气面；缺角面为负极，对甲醇溶液）

6)将有机玻璃板板 平放于桌面，擦拭干净。

7)取一片碳板 ，置于有机玻璃板 的正确位置。

8)将固定好碳板 的有机玻璃板 整体覆于有机玻璃板 上，碳板 紧贴膜电极 <6> 。


9)将螺母 <1> 放入有机玻璃板 的螺母孔槽中，安放平整。适当调整位置，保证膜电极 <6> 和碳板 <4> 与 <7> 正对且没有缝隙后，用紧固件 <9> 固定。

演示系统整体装配

1)甲醇燃料电池零部件装配完成后，使用注射器与量杯稀释出5%的甲醇溶液20ml（塑料瓶内预装30%浓度甲醇溶液），为提高甲醇燃料电池启动速度，建议稀释溶液用水采用80-100℃的纯净水。

2)使用注射器将稀释后的甲醇溶液注入有机玻璃板 <2> 板。

3)将安装过风扇的小电机置于有机玻璃板上端的电机槽中，然后将两根导线分别接在燃料电池电极和小电机的正负极。（注意：接触空气的碳板面为正极；接触甲醇溶液的碳板面为负极）

甲醇燃料电池教学演示系统的
发电原理
甲醇燃料电池由两块碳板及夹在其中间的质子交换膜（PEM）膜电极构成。甲醇燃料电池中的电解质采用质子交换膜, 它既可使阳极产生的质子自由通过,又可防止阳极面化学物质及非质子离子等渗漏到阴极区域。从理论上讲，将甲醇和水混合物送至甲醇燃料电池阳极，甲醇就将发 生电催化氧化反应生成CO2，并释放出电子和质子。阳极产生的质子穿过电解质迁移至阴极与氧气反应生成水，电子从阳极经外电路转移至阴极形成直流电。
将甲醇和水混合物送至甲醇燃料电池的多孔阳极区域,甲醇直接电催化氧化生成二氧化碳,并释放出质子和电子，方程式如下：
阳极反应：CH3OH+H2O→CO2↑+6H++6e-
在阴极上氧气被还原生成水:
3/2O2+6e-+6H+→3H2O
电池的总反应是:
CH3OH+3/2O2→CO2↑+H2O

（如上图）直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的一种变种，它直接使用甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，然后如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢再与氧反应。这种电池的工作温度为120℃，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约在40%左右。
甲醇燃料电池教学演示系统的测试

按示意图步骤组装好甲醇燃料电池后，戴上胶皮手套向有机玻璃板上一侧装置孔注射甲醇溶液。接通开关，可看见风扇小叶片开始旋转。此时，使用万用表测量甲醇燃料电池两侧石墨电极，
测出电压约为0.4V （估值为0.5V）；
电流约为0.02A（估值为0.02A），
则测试正常。
提示：
1. 如按上述步骤小风扇不能正常工作，则考虑安装规范，接线问题；
2. 关于甲醇燃料电池教学演示系统使用方法、思维导航、数据分析及专业拓展，详情请参见《甲醇型燃料电池演示系统教学辅助材料》。  ：鲍
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