在氢氧燃料电池充电宝这个作品中，致力于设计和制作一款创新的氢燃料电池充电宝。通过结合氢能源技术和便携式充电设备的特点。旨在开发一种环保、高效的能源解决方案，以满足现代生活中移动电子设备充电的需求。在本次设计中，将采用石墨电极、铜箔纸、铝箔纸等材料进行实验，并借助3D打印技术制作外壳。通过组装、配置电解液以及安装插座等步骤，将完成这一创新作品，为用户提供一种全新的、环保的充电体验。

创作思考

-环保
对于环境保护和可持续发展的社会新闻的关注是启发制作该作品的关键因素。因为氢燃料电池是一种清洁能源技术，而其唯一的副产品是水，不会对环境造成污染。希望通过设计和制作氢燃料电池充电宝，为环境保护事业做出一份贡献，推动清洁能源的应用和普及。

-科技
对氢燃料电池技术的兴趣和挑战。在设计和制作氢燃料电池充电宝的过程中，面临着多个技术挑战。期望通过不断地实验和改进，能够克服这些技术挑战，实现氢燃料电池充电宝的高效、稳定运行，为用户提供可靠的充电解决方案。

设计思路

氢燃料电池提供了一种环保的能源解决方案，但由于成本高，其在大规模交通工具中的应用受限。是否能将这项技术小型化，应用于个人电子设备或便携式电源，可以降低成本，让更多人受益。通过设计一种可以自我产氢且防止氢气泄漏的系统，可以创建一种自给自足的小型电源解决方案，如图1.2-1所示。从而推广氢能源的更广泛使用。

作品设计思路框架↓

问题提出

1.　如何更充分地让石墨电极发生气泡？
这个问题涉及到优化石墨电极在电解水过程中氢气和氧气的产生效率。气泡的形成是电解过程中电极表面反应的直接结果，因此，提高气泡的产生率是实现高效能量转换的关键。

2.　如何更好地吸附氢氧气泡？
在电解过程中，氢气和氧气作为气泡从电极表面释放。这些气泡若能被有效地吸附并稳定地从液体中分离出来，将直接影响到气体的收集效率及整个设备的运行效率。

3.　如何更容易地保留产生的氢气和氧气？
这个问题关注的是如何控制和管理在电解过程中产生的氢气和氧气的存储与安全。确保气体不会在不应该的时候从设备中溢出，特别是通过充电宝的盖子，是确保设备安全和效率的重要方面。

解决方案

方案1
氢氧燃料电池充电宝采用单根电极和分隔成两个舱室的结构，配置了Type-C接口和USB接口，以适应不同的充电需求。主要问题在于，产生的气泡难以在电极表面吸附，导致气体容易从舱室内溢出。这种情况可能会影响到充电宝的充电效率和气体的有效利用。

方案2
此方案采用S型的多层石墨电极，并尝试使用铝箔和铜箔作为包裹材料。设备同样装备了Type-C接口和USB接口。在实验中，使用铝箔时遇到的主要问题是铝箔与氢氧化钠溶液发生化学反应，可能影响整体结构的稳定性和电解效率。使用铜箔时，虽然没有发生化学反应，但铜箔产生的电压衰减速度较快，这会影响到充电性能。

方案3
这种设计通过使用多根石墨电极和添加隔层结构来优化气体的产生和保留。目的是通过增加电极的数量和优化其布局，以提高气体的吸附效率和减少气体的溢出。这种结构设计旨在提高整体的充电效率和气体管理效果，尽量保留更多的氢气和氧气在电池中，提高能源利用率和设备的安全性。

创新点

1.　电解水的逆反应
氢氧燃料电池充电宝的设计利用了电解水的逆反应，即将水分解为氢气和氧气。这个过程是可持续的，因为水是一种广泛可用的资源，并且产生的氢气和氧气可以被再次利用。
2.　石墨电极发电
氧气和氢气被分别吸附在石墨电极上，从而产生电能。这种方法有效利用了石墨电极的特性，使其成为发电的关键组件。
3.　隔层增加气体停留时间
通过使用隔层，你确保了产生的氢气和氧气在舱室内停留更长的时间。这样做的好处是，增加了气体发生反应的时间，从而提高了能量转化效率。
4.　多极石墨棒设计
为了确保电解产生的氢氧气体能够更均匀地分布，并且反应时间更加充分，采用了每个极性分别有五根石墨棒的设计。这种设计有助于优化反应过程，使其更加高效。
5.　可充电与直接使用氢气
氢氧燃料电池充电宝不仅可以通过电解水的逆反应来充电，还可以直接使用氢气作为能源。这种灵活性使得充电宝更适用于不同的使用场景，为用户提供了更多选择。

硬件清单

制作氢氧燃料电池充电宝所需的硬件清单如表所示。

序号	名称	数量
1	碳棒	10
2	铝箔纸（卷）	1
3	铜箔纸（卷）	1
4	氢氧化钠溶液15mol/L	1
5	USB输出稳压器	1
6	USB输入插座	1
7	光固化3D打印材料	1
8	铜箔纸	1

制作过程

-设计结构和图样
设计氢燃料电池充电宝的结构和外观图样。这包括确定设备的尺寸、形状和组件布局，以及如何安排电极、电解液和其他必要部件，

装置搭建

实验材料准备
在制作过程中，会使用石墨电极和铜、铝箔纸等材料进行电压测试和充电实验，以验证设备的性能和效果。

3D打印外壳
采用3D打印技术设计外壳，如图1.3-7所示。且可以根据需要定制外观和尺寸，同时确保外壳具有足够的强度和耐用性，如图1.3-8所示。

组装与导线连接
将第3代设计的外壳组装起来，并将石墨棒放置在合适的位置，如图1.3-9所示。在石墨电极上贴上铜箔纸，并连接导线，以便后续实验和充电操作

配置电解液
准备氢氧化钠溶液作为电解液，如图1.3-11。并将其注入充电宝内，如图1.3-12所示，为电池的正常运行提供必要的化学反应条件。

完成作品
安装USB和Type-C插座，以便用户可以方便地连接设备进行充电和使用。完成所有组装和调试工作后，你的氢燃料电池充电宝即可投入使用。

测试与改进

使用效果显示
充电时有气泡产生，氢气吸附在石墨电极上，部分气体存在于隔层之内的。充电的时候氢气和氧气的气泡逐渐变小，此时的正负极会产生电压和电流。电池内的电解液可以重复使用，氢燃料电池无污染又环保体积小巧，适合携带。可以用于点亮夜灯以及给手机等电子产品供电。

总结

对氢氧燃料电池充电宝的设计是结合了环保和创新的目标，通过结合氢能源技术和便携式充电设备的优势，成功地制作了一款高效、环保的氢燃料电池充电宝。希望这个作品能够激发更多人对可持续能源技术的兴趣，促进氢能源在各个领域的应用，从而能够为未来的能源技术发展和环境保护做出贡献。希望氢氧燃料电池充电宝能够成为用户生活中的一部分，为他们提供便捷、环保的充电选择，让每个人都能参与到环保事业中来，共同守护我们的地球家园。

---

Member:
龚琪缘GONG QIYUAN

Advisor:
吴魁WU KUI