學(xué)生科研課題展板設(shè)計(jì)

1、 第29屆湖北省青少年科技創(chuàng)新大賽（中學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目） 項(xiàng)目編號 ch143001 設(shè)計(jì)背景探究與創(chuàng)新是我們高中生學(xué)習(xí)和生活的主旋律。在科學(xué)社會實(shí)踐活動中，我選擇了燃料電池這一熱點(diǎn)課題作為探究的方向，主要想探討氫氧燃料電池的工作原理、影響因素、構(gòu)造設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)等問題。基本原理利用電解法在兩極上分別產(chǎn)生氫氣和氧氣，然后使用氫氣和氧氣在燃料電池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)而形成電流，電流流經(jīng)外電路使電器工作。 優(yōu)化設(shè)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，前人設(shè)計(jì)的簡易氫氧燃料電池（圖a）雖然結(jié)構(gòu)簡單 ，但是產(chǎn)生的電壓偏低，只能達(dá)到1.5v左右，放電效果不理想。我對傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了燃料電池的結(jié)構(gòu)，提高了電池的放電電

2、壓，增強(qiáng)了電池的放電效果。- 0 -設(shè)計(jì)中，主要探討氫氧燃料電池放電電壓與電解質(zhì)溶液濃度、電極間距離、電極吸附面積的關(guān)系。探究發(fā)現(xiàn)，只要選擇合適濃度的電解質(zhì)溶液，合適規(guī)格的電極以及間距，就能夠有效的提高燃料電池的工作電壓。我選擇電解質(zhì)溶液為2mol/l的na2so4溶液；兩極間距離盡可能接近（兩極間用帶孔薄塑料板隔開，接近零）；使用大石墨電極（規(guī)格為2.5cm16cm，使用前要灼燒、淬火，以增大其吸附面積），設(shè)計(jì)了簡易氫氧燃料電池實(shí)驗(yàn)裝置（圖b），其放電電壓可到達(dá)3.0伏左右，放電實(shí)驗(yàn)效果很好。 設(shè)計(jì)特點(diǎn)構(gòu)思巧妙：利用電解原理產(chǎn)生的h2和o2作為氫氧燃料電池的電極反應(yīng)物，融電解池與原電池于一體

3、，有利于啟發(fā)同學(xué)們的思維，加強(qiáng)對比分析，突出了對重難點(diǎn)的理解和掌握。方法科學(xué)：充分考慮了影響燃料電池電壓的主要因素，突出三個方面設(shè)計(jì)，即用“高濃度”（增大電解質(zhì)溶液的濃度）來增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，用“大容量”（大電極，吸附面積大）來擴(kuò)充電池的能量，用“短距離”(盡量縮短兩電極間的距離)來減小電池的內(nèi)阻。達(dá)到了大幅升壓的效果。貼近生活：該設(shè)計(jì)突出了綠色化學(xué)的環(huán)保理念，宣講了清潔能源的時代主題。操作簡單：該裝置取材于生活，結(jié)構(gòu)簡單，原理清晰，操作方便。效果顯著：該電池輸出電壓可以達(dá)到3.0伏，比一般自制氫氧燃料電池1.5伏的電壓要高很多。 推廣使用 該作品集教學(xué)、科研、科普于一身，有很大的推廣價值。（1

4、）用于氫氧燃料電池原理的教學(xué)和研究，形象、直觀。（2）用于燃料電池的制作研究，可以作為學(xué)生科研活動的課題，有很大的科研價值。（3）宣講環(huán)境保護(hù)，提倡綠色化學(xué)。（4）可作為科學(xué)技術(shù)宣傳教育的素材，已經(jīng)制作成教具在教學(xué)中推廣使用。 實(shí)驗(yàn)剪影 簡易氫氧燃料電池的優(yōu)化設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)簡介 圖a：基本設(shè)計(jì)操作：實(shí)驗(yàn)前s1和s2均斷開。先閉合s1,接通直流電源（6伏），兩電極分別產(chǎn)生h2和o2，當(dāng)兩電極產(chǎn)生明顯氣泡時(電解時間大約3分鐘)，再斷開s1,閉合s2，發(fā)光二極管發(fā)光（下同）。s1+_電解質(zhì)溶液發(fā)光二極管s2直流電源石墨電極 +_帶孔膠板 石墨大電極電解質(zhì)溶液發(fā)光二極管s1s2直流電源+_小飲料瓶 石墨大電極電解質(zhì)溶液小石英鐘s1s2直流電源 圖b：優(yōu)化設(shè)計(jì) 主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，放電電壓高，實(shí)驗(yàn)效