《2025年奔跑吧少年九年级科学全一册浙教版》

核心素养点金练8 工程实践:太阳能电池制
衔接教材:九上第3章
氢能源凭借清洁高效的特点逐渐进入了大众的视野。
资料1:氢燃料电池工作原理:在催化剂的作用下,一个氢分子被分解成2个氢离子和2个电子,氢离子穿过质子交换膜,与氧气结合生成水,而电子无法穿过交换膜,只能经过外部电路,从而产生电流。
资料2:从制氢途径来看,制氢方法一般可分为煤炭制氢、天然气制氢、工业副产制氢、电解水制氢等,其中电解水制氢的成本最高。
[思考与讨论](1)氢燃料电池中将氢气和氧气的化学能转化成了电能。
(2)目前氢能源仍未实现大规模利用,你认为制约氢能源推广的瓶颈在于成本(合理均可)。
[工程拓展]某研究小组的同学们设计出一种新的制氢思路:利用太阳能所发的电来电解水,获得氢气,同时处理生活污水。根据这一原理,研究小组的同学们设计了一份制氢技术项目规划书及评价标准(如表一、表二所示),并制作了一个用太阳能电池电解水的制氢装置。
太阳能制氢技术项目规划书(表一)

太阳能制氢技术项目部分评价标准(表二)

(3)利用表一中装置制氢时发现电极两侧产生的氧气和氢气易混在一起,请提出一个解决方案:增大正、负电极之间的距离(合理均可)。
(4)表一中的“问题1:电极上产生气体的速度较慢”,解决的方法是加入适量的氢氧化钠,理由是纯水分解产生的 $ {H^{+}} $ 和电子较少,所以导电性很弱,加入适量氢氧化钠可以增加水中 $ {H^{+}} $ 和电子的数量,从而增加水的导电性。
(5)请你结合实践过程,将表二中“项目优势”的具体内容补充完整:节能环保(合理均可)(写出一点)。

答案：
(1)化学
(2)成本(合理均可)
(3)增大正、负电极之间的距离(合理均可)
(4)纯水分解产生的 $ {H^{+}} $ 和电子较少,所以导电性很弱,加入适量氢氧化钠可以增加水中 $ {H^{+}} $ 和电子的数量,从而增加水的导电性
(5)节能环保(合理均可)