アルミ箔電池の実験結果について、より詳しく解説します
実験の状況
自身の作成したアルミ箔電池が、予想外の1.6Vという高い電圧を示した。
実験で起こったこと
* 電圧上昇: 1セルの電池が1.6Vを超える高電圧を示した。
* 材料: アルミ箔、スポンジ、ステンレス、硫酸鉄、食塩、小麦粉などを使用。
* 構造: スポンジとステンレスの間を小麦粉塩水で固めることで、接触面積を増やし、電流の流れを良くした。
考えられる原因
* 複数の電池が直列に接続された: 1つのセルとして作製したつもりでも、何らかの要因で複数の電池が直列に接続され、電圧が上がった可能性があります。
* 材料間の反応: アルミ、鉄、ナトリウムなどの金属が、電解液である塩水や硫酸鉄と反応し、予想外の電位差が生じた可能性があります。
* 測定誤差: 測定器の誤差や、接続部分の接触不良などにより、実際の電圧よりも高く測定された可能性も考えられます。
* 小麦粉塩水の効果: 小麦粉塩水を焼き固めることで、スポンジと金属間の接触面積が増え、電流が流れやすくなった可能性があります。
考えられるメカニズム
* ナトリウムイオンの働き: 食塩に含まれるナトリウムイオンが、電解液として働き、電子の移動を促進している可能性があります。
* 酸化還元反応: アルミが酸化され、電子を放出することで電流が流れ、同時に他の物質が還元される酸化還元反応が起こっていると考えられます。
* 電池の構造: アルミ箔、スポンジ、ステンレスの配置や、小麦粉塩水の量など、電池の構造によって電圧や電流が大きく変化する可能性があります。
今後の課題と展望
* 詳細な測定: 電圧だけでなく、電流、抵抗などを正確に測定し、電池の特性を詳しく分析する。
* 材料の検討: 異なる材料を使用したり、材料の組み合わせを変えたりすることで、より高性能な電池を作製できる可能性がある。
* 構造の最適化: 電池の構造を工夫することで、より安定した電圧を得られる可能性がある。
* 理論的な考察: 電池内の反応を化学的な視点から解析し、より深い理解を得る。
まとめ
今回の実験では、予想外の現象が起こり、電池の仕組みの複雑さを改めて認識できました。今後の研究によって、より効率的で安全な電池の開発につながることが期待されます。
自作電池が急に電圧が上がった。１セルのはずが1.6V越え。どこかで直列の二重の電池になっているのか？仕組みがわからないまま。硫酸鉄とアルミ箔の空気電池だから起電力的には0.8Vぐらい。食塩のナトリウムが効いてるんかな。電流は１ｋΩの抵抗で１ミリアンペアぐらい。LEDは点かない。
充電時に電圧、電流を測ってしっかり通電できていることを確認しながらやっている。するとその通電がしっかりしたテスターで測ると高い数値が出る。測定系がうまくできてるのか？
いままでの充電が電圧がかかっていない不十分なものだったのか？材料的にステンレスとアルミの接触を上げる塩クレープ、ステンレスとスポンジも塩クレープでつなげてみた。
スポンジとステンレスの間のクレープで接触がよくなって充電されやすくなったのか。電池とテスターをつなぐ部分のクリップの接触も気にしている。スチールウールで接点を補強した。
ナトリウム、アルミ、鉄の順に並んでナトリウムアルミ電池とアルミ鉄電池の直列が実現しているのか？
理由がはっきりしないし、測定にも自信がないけど、いままでに比べて２倍の電圧、電流値も数十分間安定している。ちょい上手くなってきたのか。
https://jilm.or.jp/hanashi/wp-content/uploads/2021/01/battery.pdf