改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法
【专利摘要】改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法，包括以下步骤：其特征在于：1)、实验用品准备：2)、在Y形管两口塞上带有石墨电极的橡皮塞，密封；3)、向Y形管中注入饱和Na2SO4溶液，排尽空气后，把开口端没入烧杯中的饱和Na2SO4溶液中；4)、接通直流电源，开始电解；5)、当电解生成的气体量超过石墨电极的长度时，电解水自动停止；6)、用导线连接发光二极管构成燃料电池，观察二极管发光。本发明，燃料电池课堂演示实验期望达到的效果是能产生较大的电流，使二极管发光、音乐卡发声、小灯珠发光、小电机旋转等，既增强说服力和趣味性，又体现其实用价值。
【专利说明】改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及初、高中化学课堂实验教学教具，帮助学生认识水的组成，感知氢氧燃料电池，理解化学原理在能源和高新科技领域的应用。
【背景技术】
[0002]“电解水”和“氢氧燃料电池”是初、高中化学课程“化学能与电能相互转化”中的重要内容。教材先让学生在初中阶段了解氢能是绿色能源，了解化学电池(包括燃料电池)放电时的能量转化方式，为到高中阶段进一步学习燃料电池的工作原理奠定基础。
[0003]已知的一种氢氧燃料电池展板式教具是将装满饱和Na2SO4溶液的小烧杯中插入Y形管，并在Y形管两端配上石墨电极，通过电解将H2和O2分别储存在Y形管两端，再用导线连接两端石墨电极和发光二极管、通电观察二极管发光情况。经试验后发现:Y形管能完成燃料电池实验，且容积小，省时省料，而且能将气体产物巧妙隔开，但是，该装置的微型化存在诸多问题。例如:(1)由于Y形管容积小，能储存的气体量有限，产生电流强度小，只能用灵敏电流计检出，发光二极管的发光现象不明显，不便于观察。(2)由于Y形管的口径小，很难找到匹配的橡皮塞。将铅笔削磨后露出一段铅笔芯作电极进行实验，但管口的密封出现了困难。(3)向Y形管中装满电解液的操作对装置密封性要求高，且操作复杂、困难，电解液还会沾到手上。(4)没有合适的夹持仪器固定Y形管，实验时，只能将Y形管放在烧杯中，装置不规范。
【发明内容】
[0004]针对以上不足，本发明的目的在于提供一种改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法，是从电极的材料、电极表面积的大小、产生H2和O2量的多少等角度展开了进一步试验，以获得较大的电流强度。
[0005]本发明的技术方案是通过以下方式实现的:改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法，包括以下步骤:
[0006]I)、模仿“Y形管”的三通构造，在管口径3cm，管长度12cm、两管间距5cm的U形管底部烧结一段玻璃支管，形成改进的“Y形三通管”，再配两个双孔橡皮塞，分别装上多孔碳棒和带有活塞的导管，组装成电解池；
[0007]2)、选择直径为1.5cm的粗口径多孔碳棒；
[0008]3)、采用电解浓硝酸的方法处理多孔碳棒；
[0009]4)、加工一块长、宽、高规格为55cmX2cmX75cm的木板，将底座加厚；
[0010]5)、按照电流计、直流电源的形状和大小，将木板相应的位置掏空，安装；
[0011]6)、用乳胶管将“Y形三通管”下端的支管与普通漏斗连接，形成连通式电解室，并将“Y形三通管”固定在展板上，漏斗用开口铁圈承载，且位置高于“Y形三通管”；
[0012]7)、将音乐贺卡用502胶水粘贴在展板上；
[0013]8)、以展板为支撑，组合了连通式“ Y形三通管”电解室、直流电源、灵敏电流计、音乐贺卡，含串联的蜂鸣器和发光二极管；
[0014]9)、在U形管底部烧结一段玻璃支管，形成“Y形三通管”，能将电解产物H2和O2通过排水法被储存在U形管两端，为进行燃料电池实验提供原料；
[0015]10)、用乳胶管将Y形三通管下端的支管与普通漏斗连接成连通器，便于从漏斗口添加、排放电解液和清洗装置；
[0016]①排放电解液时，只需将漏斗从铁圈上取下，口朝下放入大烧杯中，打开活塞，并调整漏斗的高度低于Y形三通管，使Y形三通管中电解液顺势流下；
[0017]②清洗装置的操作等同于装液、排液过程，只需将溶液换成水；
[0018]11)、采用“光、声、电”等多种形式呈现氢氧燃料电池放电时的能量转化，达到实验富有趣味性的效果。
[0019]本发明，采用16V直流电源电解饱和Na2SO4溶液，只需电解3min左右，储存的气体量即可完成燃料电池实验。教师在课堂教学中使用该教具，既能省去搭建实验装置的过程，节省时间，又能让全班学生清晰的观察到实验现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法，包括以下步骤:
[0022]I)、模仿“Y形管”的三通构造，在管口径3cm，管长度12cm、两管间距5cm的U形管底部烧结一段玻璃支管，形成改进的“Y形三通管”，再配两个双孔橡皮塞，分别装上多孔碳棒和带有活塞的导管，组装成电解池，这种改进不仅能保持Y形管的优点，又能增大气体储存量，提高燃料电池的电流强度；
[0023]2)、选择直径为1.5cm的粗口径多孔碳棒，以增大气体在电极表面的吸附量，提高燃料电池的电流强度；
[0024]3)、采用电解浓硝酸的方法处理多孔碳棒，使碳棒表面更加粗糙，有助于气体的吸附，提高燃料电池的电流强度；
[0025]4)、加工一块长、宽、高规格为55cmX2cmX75cm的木板,将底座加厚,便于教学实验时安放。
[0026]5)、按照电流计、直流电源的形状和大小，将木板相应的位置掏空，安装；
[0027]6)、用乳胶管将“Y形三通管”下端的支管与普通漏斗连接，形成连通式电解室，并将“Y形三通管”固定在展板上，漏斗用开口铁圈承载(能取下)，且位置高于“Y形三通管”。
[0028]7)、将音乐贺卡用502胶水粘贴在展板上；
[0029]8)、以展板为支撑，组合了连通式“ Y形三通管”电解室、直流电源、灵敏电流计、音乐贺卡，含串联的蜂鸣器和发光二极管，教师在课堂教学中使用该教具，既能省去搭建实验装置的过程，节省时间，又能让全班学生清晰的观察到实验现象。
[0030]9)在U形管底部烧结一段玻璃支管，形成“Y形三通管”，能将电解产物H2和O2通过排水法被储存在U形管两端，为进行燃料电池实验提供原料；
[0031]10)、用乳胶管将Y形三通管下端的支管与普通漏斗连接成连通器，便于从漏斗口添加、排放电解液和清洗装置；
[0032]①排放电解液时，只需将漏斗从铁圈上取下，口朝下放入大烧杯中，打开活塞，并调整漏斗的高度低于Y形三通管，使Y形三通管中电解液顺势流下；
[0033]②清洗装置的操作等同于装液、排液过程，只需将溶液换成水。
[0034]11)、采用“光、声、电”等多种形式呈现氢氧燃料电池放电时的能量转化，达到实验富有趣味性的效果。
【权利要求】
1.改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法，包括以下步骤:其特征在于: 1)、模仿“Y形管”的三通构造，在管口径3cm，管长度12cm、两管间距5cm的U形管底部烧结一段玻璃支管，形成改进的“Y形三通管”，再配两个双孔橡皮塞，分别装上多孔碳棒和带有活塞的导管，组装成电解池； 2)、选择直径为1.5cm的粗口径多孔碳棒； 3)、采用电解浓硝酸的方法处理多孔碳棒； 4)、加工一块长、宽、高规格为55cmX2c_X75cm的木板，将底座加厚； 5)、按照电流计、直流电源的形状和大小，将木板相应的位置掏空，安装； 6)、用乳胶管将“Y形三通管”下端的支管与普通漏斗连接，形成连通式电解室，并将“Y形三通管”固定在展板上，漏斗用开口铁圈承载，且位置高于“Y形三通管”； 7)、将音乐贺卡用502胶水粘贴在展板上； 8)、以展板为支撑，组合了连通式“Y形三通管”电解室、直流电源、灵敏电流计、音乐贺卡，含串联的蜂鸣器和发光二极管； 9)、在U形管底部烧结一段玻璃支管，形成“Y形三通管”，能将电解产物H2和O2通过排水法被储存在U形管两端，为进行燃料电池实验提供原料； 10)、用乳胶管将Y形三通管下端的支管与普通漏斗连接成连通器，便于从漏斗口添力口、排放电解液和清洗装置； 11)、采用“光、声、电”等多种形式呈现氢氧燃料电池放电时的能量转化，达到实验富有趣味性的效果。
2.根据权利要求1所述的改变电极材料产生强电流氢氧燃料电池教具的制作方法，其特征在于:所述的步骤10)中:①排放电解液时，只需将漏斗从铁圈上取下，口朝下放入大烧杯中，打开活塞，并调整漏斗的高度低于Y形三通管，使Y形三通管中电解液顺势流下；②清洗装置的操作等同于装液、排液过程，只需将溶液换成水。
【文档编号】G09B23/24GK103440806SQ201310389083
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2013年9月2日
【发明者】孔玲芸 申请人:孔玲芸