【科展解析】電不電有關係--『奇、檬』子的問題

 

看到日本台，有人利用檸檬做成電池，驅動了一台大型的遙控汽車，覺得超神奇的，也引起了我們莫大的興趣，於是，科展就這麼開始了。

 

【X博士摘要說明】

1.      影響水果電池功率大小因素之探討

2.      利用實驗所得之最佳條件自製簡易電池

 

第 48 屆 國中生活與應用科學科作品

題目：電不電有關係--『奇、檬』子的問題

作者：彰化縣立和美國民中學的同學們

 

【摘要(原文)】

本研究旨在找出影響果汁電池電壓、電流大小之因素，進而改良、設計出一電壓穩定、電流大之簡易果汁電池。綜合本次的研究結果可發現：

1. 電壓：選擇氧化還原電位差異大的金屬當正、負極，即可得到電壓大的電池

2. 電流：選擇檸檬當電解質並加入食鹽，且電極距離要近、深度要深、接觸面積要大，把握這幾項原則，就可以製作出功率、電量都不錯的電池。

3. 自製加鹽奇異果汁的電量為 31.5 mA〃h，而加鹽檸檬果汁的電量為 70.8 mA〃H（只測試一片鎂-銅電極所做的電池）

4. 將電極，像鉛電池的單槽電極般放置，電流顯著增加。利用此種方式，自製一個 1.5V、220mA 的加鹽果汁電池。

 

【X博士步驟說明】

●探討不同水果對電壓、電流的影響

   

不論何種電極，奇異果的電壓明顯高於其他水果，鳳梨、檸檬次之。

使用鎂-銅電極者，檸檬和奇異果的電流，遠大於其他種類的水果；使用鋅-銅電極者，以檸檬一枝獨秀，奇異果、柳丁次之，其他則不顯著。

 

●探討水果及果汁對於電壓、電流之影響

   

將水果打成果汁後，電壓、電流值明顯上升，電壓值上升快三倍，蘋果電流，上升超過20 倍。

 

●串聯與並聯的不同

   

不管多少個電極串聯或並聯，電壓值都不會有太大的差別；而電流大小則隨著串聯的電極片變多而有增加的傾向，但不顯著，而且加鹽檸檬汁的電流比加鹽奇異果汁大，並聯鎂片、並聯銅片時電流增加的曲線顯著。

 

●自製簡易加鹽果汁電池

使用效果最佳之加鹽檸檬汁，並聯鎂片為負極、銅片為正極。

   

 

數據分析與結論

（一）影響電壓者：

1. 電極種類，當兩電極的氧化還原電位差異愈大時，電壓就會愈大，電流也愈大。鎂-銅電極的電壓最高；鋅-銅電極次之，鋁金屬不適合當電極。

2. 電路串聯時，電壓增加，增加的倍數大約是兩倍。

（二）影響電流者：

1. 電極深度、距離對電壓的影響較小，沒有顯著差異；電極的深度、距離對電流的影響很大，和電流有正相關。

2. 檸檬和奇異果的pH 值最小，導電能力較強，電流也就愈大，濃度對電流所造成的影響成正相關。

3. 加入食鹽，電流明顯增加，加鹽讓果汁電池的功率顯著提升

5. 電路並聯時，電流增加。

 

以下是評審給的評語

   

 

【X博士評語】

原來只要利用金屬片和幾條電線，就能讓動手做出水果電池，其發電原理是：兩種金屬片的電化學活性不一樣，其中較活潑的金屬片能置換出水果中的酸性物質的氫離子，由於產生了正電荷，產生了電場，所以在組成原電池的情況下，由電子從回路中保持系統的穩定，理論上電流大小和果酸濃度相關。而量測出的電壓將近有1.5伏特，跟市售的電池差不多，在緊急時刻需要電力時，就能做出簡單的水果電池。