自制氫燃料電池

氫燃料電池能直接將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)換成電能，副產(chǎn)品是水，因此對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染。目前氫燃料電池主要被應(yīng)用在需要高效、清潔電能的高技術(shù)裝備如航天器上。

下面讓我們花10分鐘，自己制作一個(gè)簡(jiǎn)易氫燃料電池，學(xué)習(xí)這種裝置的原理吧。

一、材料與工具

15厘米長(zhǎng)的細(xì)鉑金絲2根，因?yàn)榻饘巽K非常貴，也可用鍍鉑的鎳絲代替；1根冰淇淋棒或相同大小的木片；1塊9伏干電池以及專用電池夾；透明膠帶；水杯和水；萬(wàn)用表。

二、制作過(guò)程

1.制作電極。把2根鉑絲分別在萬(wàn)用表的探針上繞成彈簧狀，作為氫燃料電池的兩個(gè)電極。

2.電池夾兩根導(dǎo)線的中間部位分別剝?nèi)ヒ恍《谓^緣外皮，但不要弄斷導(dǎo)線，然后把露出的金屬絲各與一個(gè)電極擰在一起。兩個(gè)電極用透明膠帶分開(kāi)固定在冰淇淋棒上，如圖1。

3.用透明膠帶把冰淇淋棒固定在水杯上，讓兩個(gè)鉑絲電極完全浸入水中。萬(wàn)用表調(diào)到電壓檔，測(cè)量?jī)蓚€(gè)電極之間的電壓，如圖2。此時(shí)萬(wàn)用表的讀數(shù)是0伏（或一個(gè)很小的讀數(shù)如0.01伏），說(shuō)明兩個(gè)電極之間沒(méi)有電壓。

4.制造氫氣和氧氣。把1塊9伏電池接在電池夾上，紅色導(dǎo)線對(duì)應(yīng)電池正極，黑色對(duì)應(yīng)負(fù)極。萬(wàn)用表測(cè)量出兩個(gè)鉑絲電極之間存在9.19伏的電壓。因?yàn)殡姌O浸泡在水中，通電后便開(kāi)始電解水的反應(yīng)。如圖3，左邊電極（正極）上附著的氣泡內(nèi)是氫氣，右邊氣泡內(nèi)是氧氣。由于不需要太多氣體，所以電池?zé)o需真正裝在電池夾上，只需短暫接觸1至2秒即可。

5.自制氫燃料電池。如圖4，拿開(kāi)電池，可以看到兩電極之間存在2.03伏的電壓。回顧步驟3，電極上沒(méi)有附著氫氣和氧氣時(shí)，二者之間不存在電壓。這說(shuō)明此時(shí)自制的氫燃料電池已經(jīng)開(kāi)始工作，正在輸出電能。

在步驟4電解水時(shí)消耗電能，將水分解成氫氣和氧氣，相當(dāng)于給氫燃料電池充電；現(xiàn)在是電解水的逆過(guò)程，附著在電極上的氫氣和氧氣重新化合成水，產(chǎn)生電能。電極上的金屬鉑起到了催化劑的作用。

觀察萬(wàn)用表可以發(fā)現(xiàn)，自制氫燃料電池輸出的電壓下降得很快，這是因?yàn)楦街陔姌O上氣泡里的氣體快速溶解到水中，氫氣和氧氣快速減少。大約1分鐘后，電壓穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值，然后慢慢降低，此時(shí)氫氣和氧氣不再溶解進(jìn)水里，只有燃料電池在緩慢消耗它們。