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铅笔及铝罐发电

【目的】

　　用日常的家居废物来制造既环保又便宜的电池，让物料循环再用，以此帮助解决能源短缺和环境污染等问题。

　　【思路】

　　必须确保所制成的电池能够产生一定瓦特的电力，足以驱动某些微型电器，以便制成品能应用于日常生活中。

　　【制怍过程】

　　在确立了目标后，我们开始搜集有关电化学的资料，打算制造一枚以醇为燃料的燃料电池；不过由于技术和资金不足，便改为只叁考其运作原理来设计类似的电池。

　　经过多次实验并考虑到环保的因素，我们决定以铅笔芯和汽水铝罐分别作为电池的正极和负极；而为了安全和降低成木，则选用了稀释氢氧化钠和氯化钠（食盐）为混合电解液。{zh1}经过不断改善设计，缩减电池的体枳，以符合便于使用的原则。

　　【科学性】

　　应用了有关氧化还原的科学知识，探究电池运作基本原理。

　　【先进性】

　　利用数据收集仪，记录电池所产生的电压变化，提高实验结果的xx度和可靠性。

　　【实用性】

　　此电池制造方法易于掌握。既可驱动微型电器，又能帮助解决废物累积所带来的污染问题，达到环保和废物循环再用的目的。

　　【创新点】

　　实验的过程中，发现必须先以高温使铝罐表面的聚合物保护层氧化，然后刮除，才能让铝层暴露于混合电解液中，作为电池负极性使用。

　　作品简介

　　由于地球面临能源危机，因此我们希望在了解电化学中的燃料电池的原理，以家居废物代替燃油发电，研制一枚符合环保理念的电池。

　　1.迷你燃料电池的探究

　　此电他使用醇作燃料、氧气为氧化剂、氢氧化钠为电解液，化学作用如下：

　　正极：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-

　　负极：RCH₂OH+2OH^-→RCHO+2H₂O+2e^-

　　以不同的醇作研究，结果显示乙醇是{zg}效的燃料。

　　将2，4-二硝基苯肼加入放电后的电池的混合溶液，结果产生出橙色的沉淀物，证实醇在放电时被氧化生成醛。

　　2.铅笔及铝罐发电

　　以迷你燃料电池的运作原理为依据，基于多次实验结果和环保的考虑，选定以铅笔及汽水铝罐为电池的电极。

　　铝罐内层表面的聚合物保护层先经高温氧化后刮除。利用胶带把数枝削掉木质外层的铅笔芯黏合成块状，再以导电黏合剂涂上弃置干电池里的炭粉。除了可以增强笔芯的导电能力外，像迷你燃料电池一样炭粉中的氧化锰（IV）亦能催化正极反应。

　　以不同浓度的氢氧化钠和氯化钠混合溶液作电解液进行实验，利用数据收集仪记录了电压的变化。

　　在考虑过安全及所能产生的电流大小后，选定了0.1 M氢氧化钠和1M氯化钠作混合电解液以达到{zj0}效能，两电极的反应如下：

　　炭正极：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

　　铝负极：Al+4OH^-→[Al(OH)₄]^-+3e^-

　　其后，我们不断改善它的没计及缩小电池体积以提高电流及实用性，结果发现：先将铝罐片卷成卷状作阳极，接上数铅笔芯作阴极，并以弃置的塑料盒盛载混合电解液，便制成动作成本只须￥0.23的电池，它产生的1.46伏特电压的0.23安培电流，足以供闹钟等微型电器正常工作五十小时以上。

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