氢燃料电池演示器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种氢燃料电池演示器，包括氢气气源、氧气气源、燃料电池和负载，氢气气源、氧气气源分别连通燃料电池，燃料电池和负载电连接。本实用新型专利技术的氢燃料电池演示器直观生动，通过氧气气源和氢气气源连通燃料电池，向其提供反应需要的氢气和氧气，燃料电池发电带动负载工作，可以使学生直观的理解燃料电池的基本结构和工作原理。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种教育或演示用具，尤其涉及一种氢燃料电池演示器。
技术介绍
燃料电池是一种将燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应的方式直接转化为 电能的高效发电装置，具有能量转化效率高、清洁、高功率密度等特点。与其他类型的燃料 电池相比，质子交换膜氢燃料电池工作温度最低，比能量最高，启动快，寿命长，结构紧凑， 因此是电动汽车最理想的候选电源，还可以作为家用理想的备用电源，具有非常广阔的应 用前景。质子交换膜氢燃料电池以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，钼/碳为电催化剂， 氢气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板等为双 极板。阳极催化层中的氢气在催化剂作用下发生电极反应H2 — 2H++2e(1)该电极反应产生的电子经外电路到达阴极，氢离子(即质子)则经过质子交换膜 到达阴极。氧气与氢离子及电子在阴极发生反应生成水l/202+2H++2e — H2O(2)作为质子交换膜氢燃料电池的核心部件，质子交换膜不仅用于传导质子和阻隔燃 料和氧化剂的接触，还是氧化剂的支撑体。为保证燃料电池正常运行，质子交换膜应具有优 异的化学、热力学稳定性和良好的质子传导性，同时，膜表面与催化剂适配性要好，能有效 阻止气体扩散，阻隔氧化剂与燃料接触等。通常质子交换膜电极包括电解质膜、紧贴电解质 膜两侧的催化层及催化层外侧的扩散层。为普及质子交换膜氢燃料电池的相关知识，使广大群众，特别是中小学生对质子 交换膜氢燃料电池有一个感性认识，一些中学和大学的化学课中开设了与质子交换膜氢燃 料电池有关的实验，但用于演示和操作的氢燃料电池演示器在现有技术中还未看到。技术内容本技术解决的技术问题是提供一种可以直观演示氢燃料电池原理的氢燃料 电池演示器。本技术的氢燃料电池演示器，包括氢气气源、氧气气源、燃料电池和负载，所 述氢气气源、氧气气源分别连通燃料电池，所述燃料电池和所述负载电连接。本技术的氢燃料电池演示器，其中，所述燃料电池包括质子交换膜电极、第三 夹板和第四夹板，所述第三夹板和第四夹板分别设置在质子交换膜电极两侧，所述第三夹 板上开有封闭的第一导流槽，所述第一导流槽内开有第一进气孔和第一排水孔，所述第一 导流槽内设有第一采电电极，所述第四夹板上的对应位置开有封闭的第二导流槽，所述第 二导流槽内开有第二进气孔和第二排水孔，所述第二导流槽内设有第二采电电极，所述第 一导流槽、第二导流槽分别位于质子交换膜电极的两侧，所述第一采电电极、第二采电电极分别同质子交换膜电极的两个相对的侧面接触，所述第一进气孔通过管道连通所述氧气气 源，所述第二进气孔通过管道连通所述氢气气源，所述第一排水孔和第二排水孔均与大气 相通，所述第一采电电极和第二采电电极和所述负载电连接。本技术的氢燃料电池演示器，其中，所述氢气气源、氧气气源为水电解池，所 述水电解池的包括质子交换电解膜、第一夹板和第二夹板，所述第一夹板和第二夹板分别 设置在所述质子交换电解膜两侧，所述第一夹板和第二夹板上分别开有第一流水槽和第二 流水槽，所述第一流水槽内设有第一电解电极，所述第一流水槽内开有第一进水孔和第一 出气孔，所述第二流水槽内设有第二电解电极，所述第二流水槽内开有第二进水孔和第二 出气孔，所述第一流水槽、第二流水槽分别位于在质子交换电解膜的两侧，所述第一电解电 极、第二电解电极分别同质子交换电解膜的两个相对的侧面接触，所述第一进水孔和第二 进水孔均通过管道接通水源，所述第一出气孔通过管道连通所述第一进气孔，所述第二出 气孔通过管道连通所述第二进气孔。本技术的氢燃料电池演示器，其中，所述水源为储水储气装置，所述储水储气 装置包括第一储水储气管和第二储水储气管，所述第一出气孔通过管道连通第一储水储气 管中部的第二通气孔，所述第一进水孔通过管道连通第一储水储气管下部的第二通水孔， 所述第二出气孔通过管道连通第二储水储气管中部的第四通气孔，所述第二进水孔通过管 道连通第二储水储气管下部的第四通水孔，所述第一进气孔通过管道连通第一储水储气管 上部的第一通气孔，所述第二进气孔通过管道连通第二储水储气管上部的第三通气孔。本技术的氢燃料电池演示器，其中，所述第一储水储气管的下部和第二储水 储气管的下部通过管道相连。本技术的氢燃料电池演示器，其中，所述负载是灯泡、风扇、发光管或音乐盒。本技术的氢燃料电池演示器，其中，所述第三夹板和第四夹板通过可拆卸螺 栓固定在一起。本技术的氢燃料电池演示器直观生动，通过氧气气源和氢气气源连通燃料电 池，向其提供反应需要的氢气和氧气，燃料电池发电带动负载工作，可以使学生直观的理解 燃料电池的基本结构和工作原理。本技术的氢燃料电池演示器结构简单，容易操作，各组件之间连接、组装、拆 卸方便，燃料电池的零部件之间采用螺栓连接，更方便学生拆卸、组装，使学生更清楚理解 氢燃料电池工作原理。附图说明图1是本技术的氢燃料电池演示器的结构示意图的立体图；图2是本技术的氢燃料电池演示器的结构示意图的俯视图；图3是图1中的水电解池的第一夹板的结构示意图的后视图；图4是图1中的水电解池的第一夹板的结构示意图的主视图；图5是图1中的水电解池的第二夹板的结构示意图的后视图。具体实施方式如图1-5所示，本技术的氢燃料电池演示器包括作为氢气、氧气发生装置的水电解池20、储水储气装置70、燃料电池60、负载40和基座90。在本技术的氢燃料电池演示器中，水电解池20固定于基座90上，用来电解水产生氢气与氧气。水电解池20包括两块形状、结构相同的正方形夹板22、23和质子交换电解膜99。第一夹板22上开有正方形的第一阶梯槽24。第一阶梯槽24的浅槽作为放置质子 交换电解膜99的电极槽。第一阶梯槽24的深槽的底面中心开有第一圆孔，在第一圆孔中插 入第一电解电极2411，第一电解电极2411包括第一螺钉杆2412和焊接在第一螺钉杆2412 一端的第一金属网2413。第一金属网2413和第一阶梯槽24的浅槽形状、面积相同，并放置 于第一阶梯槽24的浅槽上。第一螺钉杆2412的另一端穿过第一夹板22，并通过螺母固定 于第一夹板22上。第一电解电极2411是水电解池20的用于电解的电解电极。第一圆孔 的上下两侧，第一阶梯槽24的深槽的底面上分别开有第一透气孔221和第一通孔222。第 一通孔222作为水电解池20的第一进水孔。第一透气孔221位于第一圆孔的上方，第一通 孔222位于第一圆孔的下方。正四边形的质子交换电解膜99包括电解质膜，紧贴电解质膜的是镀上去的催化 物质层。电解质膜可以采用全氟磺酸膜。在第二夹板23上的与第一夹板22上的第一阶梯槽24的相对应位置开有正方形 的第二阶梯槽25，第二阶梯槽25同第一阶梯槽24大小、形状相同。在第二夹板23上与第一夹板22上的第一圆孔的相对应位置开有第二圆孔，在第 二圆孔中插入第二电解电极2421，第二电解电极2421同样包括第二螺钉杆2422和焊接在 第二螺钉杆2422—端的第二金属网2423。第二金属网2423和第二阶梯槽25的浅槽形状、 面积相同，并放置于第二阶梯槽25的浅槽上。第二螺钉杆2422的另一端穿过第二夹板23， 并通过螺母固定于第二夹板23上。第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢燃料电池演示器，包括氢气气源、氧气气源、燃料电池（６０）和负载（４０），所述氢气气源、氧气气源分别连通燃料电池（６０），所述燃料电池（６０）和所述负载（４０）电连接。

【技术特征摘要】
一种氢燃料电池演示器，包括氢气气源、氧气气源、燃料电池(60)和负载(40)，所述氢气气源、氧气气源分别连通燃料电池(60)，所述燃料电池(60)和所述负载(40)电连接。2.如权利要求1所述的氢燃料电池演示器，其特征在于，所述燃料电池(60)包括质 子交换膜电极、第三夹板(43)和第四夹板(44)，所述第三夹板(43)和第四夹板(44)分别 设置在质子交换膜电极两侧，所述第三夹板(43)上开有封闭的第一导流槽，所述第一导流 槽内开有第一进气孔和第一排水孔，所述第一导流槽内设有第一采电电极，所述第四夹板 (44)上的对应位置开有封闭的第二导流槽，所述第二导流槽内开有第二进气孔和第二排水 孔，所述第二导流槽内设有第二采电电极，所述第一导流槽、第二导流槽分别位于质子交换 膜电极的两侧，所述第一采电电极、第二采电电极分别同质子交换膜电极的两个相对的侧 面接触，所述第一进气孔通过管道连通所述氧气气源，所述第二进气孔通过管道连通所述 氢气气源，所述第一排水孔和第二排水孔均与大气相通，所述第一采电电极和第二采电电 极和所述负载(40)电连接。3.如权利要求2所述的氢燃料电池演示器，其特征在于，所述氢气气源、氧气气源为 水电解池(20)，所述水电解池(20)的包括质子交换电解膜(99)、第一夹板(22)和第二夹 板(23)，所述第一夹板(22)和第二夹板(23)分别设置在所述质子交换电解膜(99)两侧， 所述第一夹板(22)和第二夹板(23)上分别开有第一流水槽和第二流水槽，所述第一流水 槽内设有第一电解电极(2411)，所述第一流水槽内开有第一进水孔和第一出气孔，所述第 二流水槽内设有第二电解电极(2421)，所述第二流水槽内开有第二进水孔和第二出气孔， 所述第一流水槽、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：余东风，刘学温，谢添，
申请(专利权)人：北京飞驰绿能电源技术有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]