【科展解析】雜草也能做電池？

 

食品要「有機」才健康，電池也要「有機」才環保。沒想到用自然中隨手可得的雜草就能做出能讓手電筒發光的電池，一起來看看吧。

 

【X博士摘要說明】

1. 了解葉綠素電池的原理和作法。


2. 找出最佳的萃取方式製作電解液。


3. 找出最適合製作雜草電池的植物。


4. 製作輕薄短小的雜草電池。

 

第 53 屆 國小化學科作品

題目：雜草也能做電池？

作者：臺中市豐原區翁子國民小學的同學們

 

【摘要(原文)】

利用車前草以「打汁過濾法」萃取葉綠素液，再以 100 毫升+4 克洋菜粉比例製作葉綠素膠作為電解質。以銅片(4cm×1.5cm)為正極、鋅片(4cm×1.5cm)為負極，有最好的發電效率(0.828V、0.72mA)。串聯 5 組電池，可讓 LED 燈持續發光 66 小時，滴水後亦能持續發光。顯示利用平時視為雜草的植物，也可作為新一代的能源。

 

【X博士步驟說明】

●什麼是葉綠素電池?

   

 

●哪一種萃取方法最適合?

作法 A：加300毫升的水，用果汁機打成泥，再用濾紙過濾 2 小時。

作法 B：加100 毫升的水、200毫升的75%酒精，用果汁機打成泥，再用濾紙過濾2小時。

作法 C：加300毫升的水，用果汁機打成泥，隔水加熱30分鐘，再用濾紙過濾2小時。

作法 D：加100毫升的水、200毫升的75%酒精，用果汁機打成泥，隔水加熱30分鐘，再用濾紙過濾2小時。

   

以加入 300 毫升的水，用果汁機打成泥，再用濾紙過濾 2 小時的發電效率最佳。

 

●萃取液的凝膠程度對發電效率的影響?

(一)秤取50克榕樹葉，加入300毫升的水，用果汁機打成泥，再用濾紙過濾2小時，萃取葉綠素液為電解質。

(二)取100毫升的葉綠素液，分別加入 1 克、2 克、3 克、4 克、5 克洋菜粉，攪拌均勻 後，靜待 2 分鐘，讓溶液慢慢變成凝膠態，再倒入底片盒中。

(三)以鉛筆芯和鋁箔紙為電極，測量電壓及電流3次後，算出平均，觀察其結果。

   

100毫升葉綠素液+4克洋菜粉，能夠測出較高毫安培的電流，但是電壓沒有明顯變化，添加 5 克的洋菜粉，則使電流明顯下降。

 

●串聯雜草(車前草)電池能讓 LED 燈和手電筒發光嗎?

   

串聯 5 顆電池可讓紅光 LED 燈發光，串聯 10 顆電池可讓手電筒發光。

1.單顆紅光 LED 燈可發光約 66 時，滴水後可重複使用，但是每次的持續時間會縮短。

2.手電筒組可發光約 52 時，滴水後可重複使用，但是每次的持續時間會縮短。

 

數據分析與結論

一、以葉綠素為電解質的方法，雜草也能萃取出葉綠素來發電，目前以車前草的發電效率最好。

二、利用「打汁過濾法」最適合國小學生操作，且萃取出的葉綠素不會有過多的脫鎂葉綠素，發電效率也較好。

三、以鋅銅片為電極，100 毫升萃取液+4 克洋菜粉調配葉綠素膠，所製成的平面葉綠素電池的發電效率最佳，最高可達 0.828V、0.72mA。

四、用了 5 片長度為 4 公分，寬度為 1.5 公分雜草電池組可以持續發光 66 小時，滴水後還能繼續使用。

五、平常拔掉丟棄的雜草，可用此方式，廢物利用，成為新一代能源。

 

以下是評審給的評語

   

 

【X博士評語】

電池的基本構造都是具有正負極，然後中間充滿電解液，經由電化學反應而產生電力。而所謂的葉綠素電池就是將電池中的電解質用葉綠素取代之，當葉綠素吸光，會使葉綠素離子化，遇水則會進行氧化還原反應，因此，當電池沒電時，只要加水就可以重複使用，可以說是未來環保能源中的明星。