空间氢氧燃料电池技术发展现状与趋势分析

针对空间应用场景下的能源需求,对空间氢氧燃料电池技术现状和发展趋势进行分析,总结国内外在空间氢氧燃料电池发电技术的发展趋势,面向利用液氢液氧推进剂的一次燃料电池以及月面可再生电池应用场景,对多种空间电源技术方案进行对比,发现空间氢氧燃料电池在运载火箭上面级推进剂利用、月面探测能源系统、月球原位资源利用、长时间月面驻留等应用场景具有较高潜力。通过分析空间应用场景下氢氧燃料电池电源系统特点,对未来空间氢氧燃料电池技术发展趋势,空间氢氧燃料电池技术发展方向提出展望。

氢氧燃料电池实验的再改进

氢氧燃料电池技术被认为是未来实现“双碳”目标的重要途径,《普通高中化学课程标准(2017年版)》也将制作简单的氢氧燃料电池列为学生必做实验之一。在已有研究成果基础上,聚焦于实验设计的生活化、高效化,对氢氧燃料电池实验的电极、装置、电路等进行改进与优化,改进后的实验具有高效、趣味、便捷和操作简单等优点。

氢氧燃料电池的改进

鲁科版和人教版的高中化学必修二均增加了氢氧燃料电池内容,足见对其的重视。为使学生了解氢氧燃料电池,教材安排了简单的原理图,若按原理图设计电池,则效果不佳。已有的氢氧燃料电池改进方案,不是现象不明显,就是增加了电子元件,使得简单问题复杂化,不利于学生理解和操作,反而增加了理解原理的难度。遵循氢氧燃料电池基本工作原理,进一步改进实验,改进后,氢氧燃料电池具有材料简单易得、操作简便和现象明显等优点,电动势比较高,产生的电流比较大,能持续驱动音乐贺卡和小风扇平稳运行,易于推广。

电极孔径及温度对闭式氢氧燃料电池性能的影响机理研究

针对燃料电池内部复杂的水传输机制和水管理策略的影响因素,研究多孔电极的孔径对水传输和水分布情况的影响。建立燃料电池等温模型,通过改变多孔电极的孔径,模拟燃料电池催化层在不同孔径下的水浓度和水分布规律。同时,考虑温度可能带来的影响,在研究过程中选取了燃料电池常见的运行温度,在每个温度值下都进行了模拟。结果表明,在设定的温度下,孔径对水浓度和水分布情况的影响规律是相似的。孔径较大时,电极内的水浓度较低。随着孔径减小,电极内的水浓度不断增大。同时,孔径越小,水浓度增大的速度越快。气体浓度的分布与变化情况正好与水浓度相反。水浓度越高的区域气体浓度越低。随着孔径减小,气体浓度不断上升。从模拟结果来看,当气体扩散层具有微米级孔隙结构时,电极内多余的水分可以较好地排出,同时在较高的温度下水管理更容易较好地实现。阴极流道出口和中部比较容易发生水淹,所以应该对这些区域加设除水装置或设计自除水结构。

基于证据推理促进深度学习的教学设计——以“氢氧燃料电池”教学为例

一、问题背景在人教版选择性必修1“氢氧燃料电池”的学习中,很多学生困惑于氢氧燃料电池在未接触和未燃烧的条件下是如何实现物质和能量转化的,为解决这一问题,该文以人教版选择性必修1“氢氧燃料电池”教学为例,利用阶梯式的问题链,引导学生解决关键问题,探析“氢氧燃料电池”反应的本质,实现燃料电池知识的高度结构化和认识思路系统化的深度学习,促进学生宏观辨识和微观探析、证据推理和模型认知以及科学探究素养的培育。

千瓦级水下用氢氧燃料电池

研制成功输出功率为千瓦级的、可在水下工作的氢氧燃料电池.电池为双石棉膜自由介质型,特点是工作温度无需严格控制,可于60～100℃间正常工作.气路采用“并串联”和“分室”结构,提高了电池的可靠性.以直流电磁偶台泵循环碱液来排水与排热.电池连续排放的尾气送入电池端板内的催化反应器,使氢氧复合为水,减少电池于水下设备用运行时收集尾气的贮罐体积.

一种新型氢氧燃料电池结构设计方案

为了设计无铂金催化剂氢氧燃料电池,通过对简易氢氧燃料电池做各种试验,分析了其反应机理。简易氢氧燃料电池无铂金催化剂但有工作能力,不是由于两个电极本身或溶液带电荷,也非两电极端附近溶液有酸碱性,而是两电极小孔间隙里面有剩余O2、H2气体分子以及充满着的电解质溶液,除此之外的O2、H2气体分子不参加反应。由此提出一种用高压的O2、H2气体通过内含小孔间隙的电极,再泄漏于电解质溶液产生电压的新型氢氧燃料电池结构设计方案。

氢氧燃料电池演示实验的改进

制作简单的燃料电池是高中化学中一个重要的实验内容。在教材实验的基础上,从电极材料、实验装置、用电器等三个方面改进氢氧燃料电池实验,优化电解电压、电解质溶液的种类及浓度等实验条件。实验原理清晰明了,操作简单易行,实验效果显著,适合课堂演示实验。同时,利用生活中易得的物品开发镁燃料电池实验,实验设计新颖,实验现象直观。

氢氧燃料电池的研究进展

本文介绍了氢氧燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展 ,认为氢氧燃料电池是目前较理想的燃料电池 。

氢氧燃料电池装置的设计

氢氧燃料电池具有绿色、环保、高效的特点，是目前研究的热门领域之一。人教版高中化学必修2呈现给学生的有关氢氧燃料电池的知识较为抽象，且课堂上也缺乏简易的氢氧燃料电池实验装置供教学使用。为突破这一教学难点，可利用常规实验材料设计出一套适合课堂演示的氢氧燃料电池简易装置，既能突破教学难点，又能加深学生对燃料电池的理解。

氢氧燃料电池实验的改进

对普通高中课程标准实验教科书（苏教版）第三版《化学2》P42中燃料电池实验进行改进,改进后的实验电解速率快,现象明显,操作简便,便于推广,成功率高,取得了理想的教学效果。这一装置同时可用于电解水的实验。

八年磨一器 凝练终非常——氢氧燃料电池演示仪的研制历程与反思

在提倡“低碳生活”的今天，燃料电池（尤其是氢氧燃料电池）作为一种高效、清洁的能源备受世人关注。目前中学教材中对氢氧燃料电池的工作原理作了较为详细的介绍。如何在中学化学实验中使这种高科技得以体现，许多人在这方面作了研究。

氢氧燃料电池演示仪的开发与使用

针对普通高中课程标准实验教科书氢氧燃料电池实验在演示中存在的问题,开发出可以从多角度演示氢氧燃料电池工作的氢氧燃料电池演示仪。

氢氧燃料电池的微型化改进

文章对教材上的设计氢氧燃烧电池实验装置进行了微型化改进，使其更简单、方便。

碱性氢氧燃料电池中氢阳极催化剂瑞尼镍活化条件的研究

文中选择瑞尼镍作为碱性氢氧燃料电池氢阳极的非贵金属催化剂，对瑞尼镍的活化条件进行了考察，确定了用７ＮＫＯＨ水溶液在９０℃时反应２６小时为最佳活化条件。

简易氢氧燃料电池的制作及演示

有关燃料电池的介绍是新教材增加的内容,为了帮助学生更好地理解其工作原理,需要引入简易、直观的演示实验。本文通过实验探究,首先比较了几种实验装置的利弊,然后系统地测试了电极性能、电解时间、电解液浓度等因素对制成燃料电池性能的影响,还试验了燃料电池的供电能力,为简易氢氧燃料电池的制作及演示提供了实验方法和依据。

质子交换膜氢氧燃料电池实验装置的制作

阐述质子交换膜氢氧燃料电池结构原理,介绍其实验装置设计、制作过程和使用情况。该装置由电解水氢气氧气制取系统、质子交换膜氢氧燃料电池组和电池测量系统三部分组成,电解水氢气氧气制取系统的阴极和阳极采用布膜隔开,质子交换膜氢氧燃料电池组为氢气导流槽和氧气导流槽能最大限度贴合的三个单体燃料电池串联而成。

自制“氢氧燃料电池展板式教具”在化学实验教学中的应用

“氢氧燃料电池展板式教具”集水的电解、氢气和氧气的检验、氢氧燃料电池放电于一体。能较好地辅助初、高中化学课堂教学，帮助学生认识水的组成、感知氢氧燃料电池，进一步理解化学原理在能源和高新科技领域的应用。

自制多功能反应装置——以氢氧燃料电池为例

原电池与电解池是贯穿于高中化学必修与选修等教材的一个重要模块。在氢氧燃料电池教学中,受气体难于快速制备与保存,缺乏能用于燃料电池工作的装置等条件的限制,难以在课堂中进行实验演示。为此,可利用常规器材设计一款简单易行、密闭防漏的多功能反应装置,既能激发学生的学习兴趣,又能增强学生的直观感受,帮助学生深刻理解相关的知识。

微型氢氧燃料演示电池的设计与研究

氢氧气体燃料电池是新世纪高效、洁净和安全的燃料电池。为了发挥它的科学教育作用 ,我们根据气体燃料电池的原理 ,设计了微型氢氧气体燃料演示电池。研究表明该设计制作简便、安全性好、用药量小、效果显著、可以反复充电放电使用。