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BEX-8602 新能源实验装置 
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实验原理

氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂,氧气作氧化剂,通过燃料的燃烧反应,将化学能转变为电能的电池,与原电池的工作原理相同。 氢氧燃料电池工作时,向氢电极供应氢气,同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下,通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电,在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后,这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。 工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(氧气)。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中,而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上,氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。


太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应就是当物体受到光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压,叫做光生电压。当光照射到PN结上时,产生电子--空穴对,在半导体内部P-N结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区,受内部电场的吸引,电子流入N区,空穴流入P区,结果使N区储存了过剩的电子,P区有过剩的空穴。它们在P-N结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使P区带正电,N区带负电,在N区和P区之间的薄层就产生电动势,这就是光生伏特效应。


仪器概述

本实验通过碘钨灯模拟太阳光,照射到太阳能电池板发电,然后驱动质子交换膜电解槽分解氢气和氧气,并通过储气罐保存氢气和氧气,然后再用氢氧燃料电池将化学能转换成电能,驱动风扇和LED灯。太阳能电池还可以通过太阳能控制器给蓄电池充电,并驱动直流负载、DC-DC电源模块、逆变器交流负载等。


仪器特点

  1. 采用积木式设计,学生可以自行组装储气管、电解模块、燃料电池模块等元器件;培养学生的实验构建及动手能力;

  2. 本实验包含多个能量转换环节,将燃料电池和太阳能电池有机的组合起来,形成了完整的能量转换、储存、使用的链条。

  3. 多种多样的太阳能电池负载模块:

  4. 便捷的数据采集接口:实验电源配置3个模拟数据采集接口,可以连接电压传感器和PASCO数据采集软件,可以实时地采集大量的数据来分析测试结果,方便、快捷、高效地完成实验内容。


实验内容与典型实验数据

  • 太阳能电池的输出特性:电流- 电压特性与功率- 电压特性

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  • 氢氧燃料电池的输出特性

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  • 超级电容的充电特性

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部件列表


部件清单型号#数量
1直流电压电流表Ⅱ,20V/2ABEM-50571
2氢氧燃料电池实验装置BEM-50311
3太阳能控制及应用系统BEM-57351
4太阳能电池,12V/5WBC-1052631
5卤钨灯光源及支架BC-1052651
6直流电阻箱,0-99999.9ΩZX211



选配件和自配件

描述型号数量
PASCO 550 接口或电压传感器UI-50011
PASCO Capstone 软件UI-54001
自备电脑,Windows系统
1

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