氢氧燃料电池实验的改进

王坚

（邗江中学江苏扬州225000）

氢氧燃料电池实验的改进

王坚

（邗江中学江苏扬州225000）

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。

氢氧燃料电池；电解水；三通装置；实验改进

一、问题的提出

化学教学是建立在实验的基础上的，但在实际教学中，发现教材中部分实验存在弊端，比如：苏教版教材《化学2》的氢氧燃料电池实验，装置复杂，操作繁琐，电解时间较长，实验现象不明显；二极管发光时间很短，甚至根本不发光，同时产生的氢气直接逸出进入空气中，为此，本人在教学过程中对该实验进行了一些探讨和改进。

图1 教材实验装置

二、装置的设计思路

要使二极管发光，必须要有足够大的电压、电流，工业上是通过使用铂镍或其化合物作为催化剂来实现的，但实验室并不具备这种条件。为此本人从以下几个方面提出设想并设计了改进的实验装置（如图2所示）：

图2 改进实验装置

1.增强碳棒的吸附性。将碳棒在酒精喷灯上加热至红热，放入冷水中急速冷却，重复多次，使碳棒粗糙多孔，增大其吸附氢气的面积。

2.缩短两电极之间的距离，减小电阻。本人在该实验中采用较长的碳棒，以及将下端具支的试管用较小的T型管（长20mm）连接的方式，缩短电极之间的距离。

3.该实验用饱和硫酸钾溶液做电解液，浓度高，增强导电性。

4.为了不让氢气扩散到空气中，设计了三通装置。

三、装置的特点及用途

1.特点：

（1）现象明显。通电30s左右，两电极上产生大量气泡。学生通过对比两电极上产生的气体的量，理解电解水的原理。

（2）反应快。该装置连接18V干电池，1min左右，切断电源，接通音乐卡，即可发声。

2.用途：

a.用于演示燃料电池工作原理。b.电解水实验演示。

四、实验仪器及药品

具支试管、碳棒、酒精灯、9V干电池、导线、烧杯（250mL、1000mL各一只）、球形干燥管、T型管（2mm）、乳胶管、带孔橡胶塞、带铁夹的铁架台、止水夹、饱和硫酸钾溶液。

五、实验步骤及现象

1.打开止水夹，通过球形干燥管向试管中加饱和硫酸钾溶液，并通过调节液面排尽装置中的空气。关闭止水夹。

2.塞上带有碳棒（事先要经过淬火处理）的橡胶塞，打开止水夹，接通电源，电解约半分钟，碳棒周围产生气泡，断开电源，将导线分别连在音乐卡的正负电极上，音乐卡立刻发出音乐声，声音可以持续一分钟以上。

3.断开音乐卡，接通电源，电解5min后，可观察到阴极产生的气体速率比阳极快，阴极产生的气体的量比阳极多，同时观察到乳胶管内液面上升。

六、实验反思

1.将电解池与原电池融为一体，学生可通过对比分析实验中的反应原理，加深对重难点的理解，便于掌握。

2.该装置取材于实验室的常规仪器，组装简单，便于推广。

3.操作简单，将球形干燥管固定在铁架台上，只要通过鳄鱼夹的断开和连接，即可完成实验。实验趣味性强，激发学生学习化学的兴趣。

4.实验过程中无气体逸出，无有毒物质生成，符合绿色化学的环保理念，倡导了清洁能源的时代主题。

［1］中华人民共和国教育部，义务教育化学课程标准［2011版］［M］.北京：北京师范大学出版社，2011

［2］王祖浩主编，普通高中课程标准实验教科书（化学2）［M］.南京：江苏教育出版社，2007：42-43

1008-0546（2017）09-0096-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.033