甲醇燃料電池教學(xué)演示系統(tǒng)的用途燃料電池的應(yīng)用是一種正在逐步完善的能源利用方式。燃料電池本身是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，當(dāng)燃料和空氣分別被送進燃料電池的同時，電就被奇妙地生產(chǎn)出來，這與傳統(tǒng)意義上的電池不同。該產(chǎn)品采用模塊式設(shè)計，共分為三個單元：1、原料單元，2、發(fā)電單元，3、演示單元。用戶可以親自動手將各個模塊逐一進行安裝，再加入甲醇燃料，就可以很直觀的感受到甲醇燃料電池帶來的神奇發(fā)電過程，這樣既鍛煉了用戶的動手能力，又使其了解了該技術(shù)的設(shè)計結(jié)構(gòu)及發(fā)電原理 ，增強了對前沿技術(shù)及未來科技的探索欲，具有很強的教育意義。甲醇燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出直流電的功率：≥0.01W；甲醇燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出直流電的電壓：≥0.5V；甲醇燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出直流電的電流：≥0.02A；甲醇濃度：5%；工作溫度：約為20℃～100℃，建議配置甲醇溶液時使用熱水；燃料電池外形尺寸：5.8cm*5.8cm*1.85cm。甲醇燃料電池教學(xué)演示系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)說明與組裝非常感謝您購買并使用我們的甲醇燃料電池教學(xué)演示系統(tǒng)。在您使用前，請仔細(xì)閱讀以下說明，它將提示您如何規(guī)范操作并延長其使用壽命。各部分名稱介紹自備用具：膠皮手套 （一副）；電子天平 （一臺）。圖甲醇燃料電池的組裝1)將有機板玻璃板 （甲醇儲存面）平放于桌面，擦拭干凈。2)取密封圈 <3> 置于有機玻璃板 的密封槽中。3)取一片碳板 （一面開有密封槽），置于有機玻璃板 的正確位置。4)取密封圈 <5> 置于碳板 的密封槽中。5)將膜電極 <6> 帶有標(biāo)記的面正對有機玻璃板 平放于碳板上。（注意：膜電極完整面為正極，對空氣面；缺角面為負(fù)極，對甲醇溶液）6)將有機玻璃板板 平放于桌面，擦拭干凈。7)取一片碳板 ，置于有機玻璃板 的正確位置。8)將固定好碳板 的有機玻璃板 整體覆于有機玻璃板 上，碳板 緊貼膜電極 <6> 。9)將螺母 <1> 放入有機玻璃板 的螺母孔槽中，安放平整。適當(dāng)調(diào)整位置，保證膜電極 <6> 和碳板 <4> 與 <7> 正對且沒有縫隙后，用緊固件 <9> 固定。演示系統(tǒng)整體裝配1)甲醇燃料電池零部件裝配完成后，使用注射器與量杯稀釋出5%的甲醇溶液20ml（塑料瓶內(nèi)預(yù)裝30%濃度甲醇溶液），為提高甲醇燃料電池啟動速度，建議稀釋溶液用水采用80-100℃的純凈水。2)使用注射器將稀釋后的甲醇溶液注入有機玻璃板 <2> 板。3)將安裝過風(fēng)扇的小電機置于有機玻璃板上端的電機槽中，然后將兩根導(dǎo)線分別接在燃料電池電極和小電機的正負(fù)極。（注意：接觸空氣的碳板面為正極；接觸甲醇溶液的碳板面為負(fù)極）甲醇燃料電池教學(xué)演示系統(tǒng)的發(fā)電原理甲醇燃料電池由兩塊碳板及夾在其中間的質(zhì)子交換膜（PEM）膜電極構(gòu)成。甲醇燃料電池中的電解質(zhì)采用質(zhì)子交換膜, 它既可使陽極產(chǎn)生的質(zhì)子自由通過,又可防止陽極面化學(xué)物質(zhì)及非質(zhì)子離子等滲漏到陰極區(qū)域。從理論上講，將甲醇和水混合物送至甲醇燃料電池陽極，甲醇就將發(fā)生電催化氧化反應(yīng)生成CO2，并釋放出電子和質(zhì)子。陽極產(chǎn)生的質(zhì)子穿過電解質(zhì)遷移至陰極與氧氣反應(yīng)生成水，電子從陽極經(jīng)外電路轉(zhuǎn)移至陰極形成直流電。將甲醇和水混合物送至甲醇燃料電池的多孔陽極區(qū)域,甲醇直接電催化氧化生成二氧化碳,并釋放出質(zhì)子和電子，方程式如下：陽極反應(yīng)：CH3OH+H2O→CO2↑+6H++6e-在陰極上氧氣被還原生成水:3/2O2+6e-+6H+→3H2O電池的總反應(yīng)是:CH3OH+3/2O2→CO2↑+H2O（如上圖）直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的一種變種，它直接使用甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳和氫，然后如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，氫再與氧反應(yīng)。這種電池的工作溫度為120℃，比標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池略高，其效率大約在40%左右。甲醇燃料電池教學(xué)演示系統(tǒng)的測試按示意圖步驟組裝好甲醇燃料電池后，戴上膠皮手套向有機玻璃板上一側(cè)裝置孔注射甲醇溶液。接通開關(guān)，可看見風(fēng)扇小葉片開始旋轉(zhuǎn)。此時，使用萬用表測量甲醇燃料電池兩側(cè)石墨電極，測出電壓約為0.4V （估值為0.5V）；電流約為0.02A（估值為0.02A），則測試正常。提示：1. 如按上述步驟小風(fēng)扇不能正常工作，則考慮安裝規(guī)范，接線問題；2. 關(guān)于甲醇燃料電池教學(xué)演示系統(tǒng)使用方法、思維導(dǎo)航、數(shù)據(jù)分析及專業(yè)拓展，詳情請參見《甲醇型燃料電池演示系統(tǒng)教學(xué)輔助材料》。