氫氧燃料電池

1、實驗結果、處理和分析：1、 實驗1：根據光源和太陽能電池的距離以及入射光角度的變化測量太陽能電池的光電流和短路電流（1） 實驗數據：距離/cm短路電流/mA開路電壓/V太陽能電池內阻/563.00 2.7343.33 1031.20 2.5782.37 1517.70 2.47139.55 2012.80 2.42189.06 257.90 2.34296.20 306.06 2.29377.89 354.48 2.21493.30 403.60 2.15597.22 （2） 實驗圖像：a. 開路電壓-距離圖像：分析：由圖像可以看出，太陽能電池的開路電壓隨距離的增加而減小，其變化規(guī)律可以在距離

2、不超過40cm時近似為線性。 經計算，其斜率大約為-0.0166V/cm。 造成曲線斜率略有起伏的原因可能是實驗中測量時的隨機誤差以及光源與太陽能電池間的距離和角度有輕微的抖動變化。b. 短路電流-距離圖像：分析：由圖像可以看出，太陽能電池的短路電流隨距離增大而減小，呈明顯的非線性關系，據估計可近似為反比例關系。 利用excel軟件計算出的短路電流（mA）與距離（cm）之間的函數關系可近似為： c. 太陽能電池內阻-距離圖像：分析：由圖像可以看出，距離越大，太陽能電池的內阻越大，提供電能的效率越低。 其曲線變化關系從圖像中無法判斷。（3）總結：太陽能電池板的空載電壓與電流都隨著距離增大而減小，

3、內阻隨著距離增大而增大。即距離越大，太陽能電池板能提供的功率和效率都越低。這里介紹一下太陽能電池的工作原理：太陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏特效應。所謂光生伏特效應就是當物體受到光照時，物體內的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓，叫做光生電壓。當光照射到pn結上時，產生電子-空穴對，在半導體內部P-N結附近生成的載流子沒有被復合而到達空間電荷區(qū)，受內部電場的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結果使n區(qū)儲存了過剩的電子，p區(qū)有過剩的空穴。它們在p-n結附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵

4、消勢壘電場的作用外，還使p區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產生電動勢，這就是光生伏特效應。當把能量以光的形式加到純硅中時，它會導致幾個電子脫離其共價鍵并離開原子。每有一個電子離開，就會留下一個空穴。然后，這些電子會在晶格周圍四處游蕩，尋找另一個空穴來安身。這些電子被稱為自由載流子，它們可以運載電流。將純硅與磷原子混合起來， 只需很少的能量即可使磷原子(最外層五個電子)的某個“多余”的電子逸出，當利用磷原子摻雜時，得到的硅被成為N型（“n”表示負電），太陽能電池只有一部分是N型。另一部分硅摻雜的是硼，硼的最外電子層只有三個而不是四個電子，這樣可得到P型硅。P型硅中沒有自由電子。由于

5、同一光源，光強與距離成反比，即距離越大，光強越小，所以，光源與太陽能電池板的距離越大，太陽能電池內部結構接受的能量越低，產生的電子-空穴對越少，光生電壓越小（以電壓-距離曲線為體現），導電能力越差（以內阻-距離圖像為體現），由于電流=電壓/內阻，所以短路電流隨距離增加減小且體現出明顯的非線性。2、 實驗3：法拉第第一定律和電解槽電解效率（1） 實驗數據：氫氣體積/mL時間/s電壓/V電流/mA功率/mW1601.490 53.179.119 171201.490 53.279.268 183601.490 53.379.417 195191.490 53.379.417 206601.490

6、53.379.417 218101.497 53.379.790 229001.497 53.479.940 2311001.496 53.279.587 2412601.496 53.179.438 2513951.496 53.179.438 2615361.496 62.693.650 2716801.500 62.693.900 2819501.502 62.694.025 2920401.502 62.994.476 3021301.502 82.5123.915 （2） 實驗圖像：功率-時間圖像： 電流-時間圖像：由圖像可以看出，實驗的前半段時間中，電解池的功率和電流基本不變，在約

7、1400s之后，可能是因為光源與太陽能電池板之間的距離和角度抖動發(fā)生改變，從而使功率和電流變大。實驗中電流與功率隨時間的變化趨勢基本一致，說明電壓是穩(wěn)定的，與測量結果相符。（3） 計算與分析：3、 實驗4：法拉第第一定律和燃料電池化合效率（1） 實驗數據：氫氣體積/mL（標記）時間/s電壓/V電流/mA功率/mW1100.745 12.53 9.335 0.50.828 12.93 10.706 10.839 12.95 10.865 1.50.843 12.99 10.951 20.846 13.02 11.015 2.50.847 13.07 11.070 30.847 13.05 11.

8、053 3.50.848 13.00 11.024 40.848 13.04 11.058 4.50.848 12.95 10.982 50.847 13.06 11.062 5.50.847 13.04 11.045 60.847 12.96 10.977 6.50.846 13.00 10.998 70.846 13.04 11.032 7.50.845 13.01 10.993 80.844 13.02 10.989 8.50.844 12.98 10.955 90.843 12.98 10.942 9.50.842 12.95 10.904 100.841 12.95 10.891 1

9、0.50.840 12.94 10.870 110.839 12.94 10.857 1011.50.838 12.92 10.827 120.838 12.88 10.793 12.50.838 12.90 10.810 130.835 13.00 10.855 13.50.834 12.93 10.784 140.837 12.91 10.806 14.50.833 12.78 10.646 150.832 12.81 10.658 15.50.830 12.80 10.624 160.829 12.85 10.653 16.50.828 12.88 10.665 170.827 12.74 10.536 17.50.826 12.89 10.647 180.824 12.80 10.547 18.50.823 12.84 10.567 190.822 12.73 10.464 19.50.821 12.78 1