制作简单的氢氧燃料电池

实验目的

通过自制装置认识燃料电池的工作原理，体会化学能转化为电能。

实验原理

电解阶段：2H₂O =电解= 2H₂↑ + O₂↑，阴极吸附氢气，阳极吸附氧气。断开电源后，吸附氢气的电极作负极，氢气被氧化；吸附氧气的电极作正极，氧气被还原。总反应为 2H₂ + O₂ = 2H₂O。

实验器材

• U形管
• 石墨电极 2 根
• 硫酸钠溶液
• 直流电源
• 导线
• 电流表或发光二极管
• 开关

实验步骤

1. 在 U 形管中加入硫酸钠溶液，插入两根石墨电极。
2. 把两电极接到直流电源上，通电电解一小段时间，观察两极产生气泡。
3. 断开直流电源。
4. 把两个电极与电流表（或发光二极管）连成闭合回路。
5. 观察电流表指针是否偏转，并判断电流方向。

实验现象与结论

电解时两极都有气泡产生，阴极气体体积约为阳极的 2 倍。断开电源接上电流表后，指针发生偏转，说明装置中产生了电流，电极上吸附的氢气和氧气发生反应，化学能转化为电能。

注意事项

• 氢气和氧气混合遇明火可能爆炸，实验区严禁明火
• 电解时间不宜太长，产生气体不宜过多
• 电源电压不宜过高
• 电极不要相互接触

常见问题

为什么要先电解再接用电器？

电解使两个石墨电极分别吸附氢气和氧气，有了反应物，断开电源后才能构成原电池产生电流。

这个燃料电池中谁作负极？

吸附氢气的电极作负极，氢气失去电子被氧化；吸附氧气的电极作正极，氧气得到电子被还原。