改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法
【專利摘要】改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法，包括以下步驟：其特征在于：1)、實驗用品準備：2)、在Y形管兩口塞上帶有石墨電極的橡皮塞，密封；3)、向Y形管中注入飽和Na2SO4溶液，排盡空氣后，把開口端沒入燒杯中的飽和Na2SO4溶液中；4)、接通直流電源，開始電解；5)、當電解生成的氣體量超過石墨電極的長度時，電解水自動停止；6)、用導線連接發(fā)光二極管構(gòu)成燃料電池，觀察二極管發(fā)光。本發(fā)明，燃料電池課堂演示實驗期望達到的效果是能產(chǎn)生較大的電流，使二極管發(fā)光、音樂卡發(fā)聲、小燈珠發(fā)光、小電機旋轉(zhuǎn)等，既增強說服力和趣味性，又體現(xiàn)其實用價值。
【專利說明】改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及初、高中化學課堂實驗教學教具，幫助學生認識水的組成，感知氫氧燃料電池，理解化學原理在能源和高新科技領域的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]“電解水”和“氫氧燃料電池”是初、高中化學課程“化學能與電能相互轉(zhuǎn)化”中的重要內(nèi)容。教材先讓學生在初中階段了解氫能是綠色能源，了解化學電池(包括燃料電池)放電時的能量轉(zhuǎn)化方式，為到高中階段進一步學習燃料電池的工作原理奠定基礎。
[0003]已知的一種氫氧燃料電池展板式教具是將裝滿飽和Na2SO4溶液的小燒杯中插入Y形管，并在Y形管兩端配上石墨電極，通過電解將H2和O2分別儲存在Y形管兩端，再用導線連接兩端石墨電極和發(fā)光二極管、通電觀察二極管發(fā)光情況。經(jīng)試驗后發(fā)現(xiàn):Y形管能完成燃料電池實驗，且容積小，省時省料，而且能將氣體產(chǎn)物巧妙隔開，但是，該裝置的微型化存在諸多問題。例如:(1)由于Y形管容積小，能儲存的氣體量有限，產(chǎn)生電流強度小，只能用靈敏電流計檢出，發(fā)光二極管的發(fā)光現(xiàn)象不明顯，不便于觀察。(2)由于Y形管的口徑小，很難找到匹配的橡皮塞。將鉛筆削磨后露出一段鉛筆芯作電極進行實驗，但管口的密封出現(xiàn)了困難。(3)向Y形管中裝滿電解液的操作對裝置密封性要求高，且操作復雜、困難，電解液還會沾到手上。(4)沒有合適的夾持儀器固定Y形管，實驗時，只能將Y形管放在燒杯中，裝置不規(guī)范。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對以上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法，是從電極的材料、電極表面積的大小、產(chǎn)生H2和O2量的多少等角度展開了進一步試驗，以獲得較大的電流強度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實現(xiàn)的:改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法，包括以下步驟:
[0006]I)、模仿“Y形管”的三通構(gòu)造，在管口徑3cm，管長度12cm、兩管間距5cm的U形管底部燒結(jié)一段玻璃支管，形成改進的“Y形三通管”，再配兩個雙孔橡皮塞，分別裝上多孔碳棒和帶有活塞的導管，組裝成電解池；
[0007]2)、選擇直徑為1.5cm的粗口徑多孔碳棒；
[0008]3)、采用電解濃硝酸的方法處理多孔碳棒；
[0009]4)、加工一塊長、寬、高規(guī)格為55cmX2cmX75cm的木板，將底座加厚；
[0010]5)、按照電流計、直流電源的形狀和大小，將木板相應的位置掏空，安裝；
[0011]6)、用乳膠管將“Y形三通管”下端的支管與普通漏斗連接，形成連通式電解室，并將“Y形三通管”固定在展板上，漏斗用開口鐵圈承載，且位置高于“Y形三通管”；
[0012]7)、將音樂賀卡用502膠水粘貼在展板上；
[0013]8)、以展板為支撐，組合了連通式“ Y形三通管”電解室、直流電源、靈敏電流計、音樂賀卡，含串聯(lián)的蜂鳴器和發(fā)光二極管；
[0014]9)、在U形管底部燒結(jié)一段玻璃支管，形成“Y形三通管”，能將電解產(chǎn)物H2和O2通過排水法被儲存在U形管兩端，為進行燃料電池實驗提供原料；
[0015]10)、用乳膠管將Y形三通管下端的支管與普通漏斗連接成連通器，便于從漏斗口添加、排放電解液和清洗裝置；
[0016]①排放電解液時，只需將漏斗從鐵圈上取下，口朝下放入大燒杯中，打開活塞，并調(diào)整漏斗的高度低于Y形三通管，使Y形三通管中電解液順勢流下；
[0017]②清洗裝置的操作等同于裝液、排液過程，只需將溶液換成水；
[0018]11)、采用“光、聲、電”等多種形式呈現(xiàn)氫氧燃料電池放電時的能量轉(zhuǎn)化，達到實驗富有趣味性的效果。
[0019]本發(fā)明，采用16V直流電源電解飽和Na2SO4溶液，只需電解3min左右，儲存的氣體量即可完成燃料電池實驗。教師在課堂教學中使用該教具，既能省去搭建實驗裝置的過程，節(jié)省時間，又能讓全班學生清晰的觀察到實驗現(xiàn)象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法，包括以下步驟:
[0022]I)、模仿“Y形管”的三通構(gòu)造，在管口徑3cm，管長度12cm、兩管間距5cm的U形管底部燒結(jié)一段玻璃支管，形成改進的“Y形三通管”，再配兩個雙孔橡皮塞，分別裝上多孔碳棒和帶有活塞的導管，組裝成電解池，這種改進不僅能保持Y形管的優(yōu)點，又能增大氣體儲存量，提高燃料電池的電流強度；
[0023]2)、選擇直徑為1.5cm的粗口徑多孔碳棒，以增大氣體在電極表面的吸附量，提高燃料電池的電流強度；
[0024]3)、采用電解濃硝酸的方法處理多孔碳棒，使碳棒表面更加粗糙，有助于氣體的吸附，提高燃料電池的電流強度；
[0025]4)、加工一塊長、寬、高規(guī)格為55cmX2cmX75cm的木板,將底座加厚,便于教學實驗時安放。
[0026]5)、按照電流計、直流電源的形狀和大小，將木板相應的位置掏空，安裝；
[0027]6)、用乳膠管將“Y形三通管”下端的支管與普通漏斗連接，形成連通式電解室，并將“Y形三通管”固定在展板上，漏斗用開口鐵圈承載(能取下)，且位置高于“Y形三通管”。
[0028]7)、將音樂賀卡用502膠水粘貼在展板上；
[0029]8)、以展板為支撐，組合了連通式“ Y形三通管”電解室、直流電源、靈敏電流計、音樂賀卡，含串聯(lián)的蜂鳴器和發(fā)光二極管，教師在課堂教學中使用該教具，既能省去搭建實驗裝置的過程，節(jié)省時間，又能讓全班學生清晰的觀察到實驗現(xiàn)象。
[0030]9)在U形管底部燒結(jié)一段玻璃支管，形成“Y形三通管”，能將電解產(chǎn)物H2和O2通過排水法被儲存在U形管兩端，為進行燃料電池實驗提供原料；
[0031]10)、用乳膠管將Y形三通管下端的支管與普通漏斗連接成連通器，便于從漏斗口添加、排放電解液和清洗裝置；
[0032]①排放電解液時，只需將漏斗從鐵圈上取下，口朝下放入大燒杯中，打開活塞，并調(diào)整漏斗的高度低于Y形三通管，使Y形三通管中電解液順勢流下；
[0033]②清洗裝置的操作等同于裝液、排液過程，只需將溶液換成水。
[0034]11)、采用“光、聲、電”等多種形式呈現(xiàn)氫氧燃料電池放電時的能量轉(zhuǎn)化，達到實驗富有趣味性的效果。
【權(quán)利要求】
1.改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法，包括以下步驟:其特征在于: 1)、模仿“Y形管”的三通構(gòu)造，在管口徑3cm，管長度12cm、兩管間距5cm的U形管底部燒結(jié)一段玻璃支管，形成改進的“Y形三通管”，再配兩個雙孔橡皮塞，分別裝上多孔碳棒和帶有活塞的導管，組裝成電解池； 2)、選擇直徑為1.5cm的粗口徑多孔碳棒； 3)、采用電解濃硝酸的方法處理多孔碳棒； 4)、加工一塊長、寬、高規(guī)格為55cmX2c_X75cm的木板，將底座加厚； 5)、按照電流計、直流電源的形狀和大小，將木板相應的位置掏空，安裝； 6)、用乳膠管將“Y形三通管”下端的支管與普通漏斗連接，形成連通式電解室，并將“Y形三通管”固定在展板上，漏斗用開口鐵圈承載，且位置高于“Y形三通管”； 7)、將音樂賀卡用502膠水粘貼在展板上； 8)、以展板為支撐，組合了連通式“Y形三通管”電解室、直流電源、靈敏電流計、音樂賀卡，含串聯(lián)的蜂鳴器和發(fā)光二極管； 9)、在U形管底部燒結(jié)一段玻璃支管，形成“Y形三通管”，能將電解產(chǎn)物H2和O2通過排水法被儲存在U形管兩端，為進行燃料電池實驗提供原料； 10)、用乳膠管將Y形三通管下端的支管與普通漏斗連接成連通器，便于從漏斗口添力口、排放電解液和清洗裝置； 11)、采用“光、聲、電”等多種形式呈現(xiàn)氫氧燃料電池放電時的能量轉(zhuǎn)化，達到實驗富有趣味性的效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改變電極材料產(chǎn)生強電流氫氧燃料電池教具的制作方法，其特征在于:所述的步驟10)中:①排放電解液時，只需將漏斗從鐵圈上取下，口朝下放入大燒杯中，打開活塞，并調(diào)整漏斗的高度低于Y形三通管，使Y形三通管中電解液順勢流下；②清洗裝置的操作等同于裝液、排液過程，只需將溶液換成水。
【文檔編號】G09B23/24GK103440806SQ201310389083
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】孔玲蕓 申請人:孔玲蕓