science engineer economy DIY Battery 理工学、経済、実験、電池
電池形状にこだわる: 2024-10-25T00:37:23
鉄電析 砂鉄析出: 2024-10-25T15:09:04
鉄めっき 磁性あり: 2024-10-25T18:27:54
めっきの右ネジの法則右回りの渦2024-10-27T00:20:18
電解銅箔マット面 2024-10-27T22:04:11
葉脈標本 植物メッキ 電気めっき植物標本 磁性体メッキ
アルミ箔電池DIYの構想 これまで遊びで作ってみた電池からの知見
アルミニウム空気二次電池の構造や特性について簡単にまとめました
### アルミニウム空気二次電池の作り方と特性
**アルミニウム空気二次電池**とは、アルミニウムと塩水を含む備長炭を使用して電位を生み出す電池です。アルミニウムが酸化し、電子を放出することで負極となります。以下にその特性と仕組みを紹介します。
1. **電池の基本構造**:
- **負極**: アルミニウム箔が使用されます。
- **正極**: 備長炭にステンレスメッシュを使用します。
2. **動作原理**:
- アルミニウムが酸化して電子を放出し、負極として機能します。
- ステンレスメッシュが酸素を取り入れ、正極として機能します。
- この仕組みにより、0.6ボルトの電圧が発生します。
3. **問題点**:
- アルミ箔が酸化によってボロボロになり、電池としての寿命が短いです。
- 電解液は腐食性が高く、金などの金属をも腐食させる可能性があります。
4. **改良のアイデア**:
- 最初の充電でアルミ箔に鉄リンをめっきすることで、耐久性を向上させる。
- アルミの代わりに亜鉛を使用することで、安定性を高める。
5. **電圧**:
- 備長炭とステンレスメッシュの間に0.2Vの起電力が生まれます。
---
このように、アルミニウム空気二次電池は安価で大容量の電池を目指して研究が進められています。しかし、現状では腐食や耐久性の問題が課題となっています。より安定した材料や新しい技術の導入により、今後の改良が期待されます。
Create an aluminum-air rechargeable battery.
An electric potential is created between the aluminum and the binchotan containing salt water. The aluminum oxidizes and dissolves to become the negative electrode that emits electrons. The dissolved aluminum seems to accumulate at the interface with the charcoal as an oxide. Also, the aluminum foil is torn apart with many small holes. For this reason, the battery works for a short time. The voltage is about 0.6 volts.
If a stainless steel mesh is used for the positive electrode on the side that collects electricity from the binchotan, an electromotive force of about 0.2 V is generated between the charcoal and the stainless steel. The charcoal is the negative and the stainless steel mesh is the positive electrode. The stainless steel is the electrode on the side that takes in oxygen and passes it on, while the charcoal is on the side that receives oxygen and is oxidized.
The charcoal appears to work differently at the aluminum interface and at the interface with the stainless steel mesh. The charcoal works almost identically to ink and salt water hardened with agar. It also works similarly to a sponge with iron salt or salt water on it and hardened with agar.
Aluminum ion batteries are said to be one of the multivalent ion batteries, which have more valence than alkali metal ions such as lithium ions and can increase energy density.
The electrolyte in aluminum batteries is highly corrosive. The electrolyte used in aluminum batteries is highly corrosive, even corroding gold. A battery in which kimchi is placed on top of gold plating sandwiched between aluminum foil will melt the aluminum foil and corrode the gold plating. In a battery in which copper and aluminum are sandwiched together, the copper side becomes green-blue and corrodes.
Not only chemical corrosion, but also electrochemical local battery action oxidizes aluminum and other metals.
There are many problems with making your own batteries, and you can't solve them all by yourself. There is no special material available. Unless you have your own original point of view and materials, you will not be able to keep up with other battery researchers.
The goal of batteries has been to create small and thin batteries. A lightweight, high-density battery. The goal of aluminum batteries is to create cheap, high-capacity batteries. Thinness is advantageous for capacitors, but not necessarily necessary for batteries. On the other hand, thick batteries can be hindered by unused active materials. Even in thick batteries, the active material used for reaction seems to be only a small portion in contact with the interface.
A 0.8 V battery can be made from aluminum, charcoal, and stainless steel. If the battery can be repeatedly charged and discharged with high capacity, it will be a success. First, we will try to make a clean battery and charge it. We will evaluate the charge-discharge characteristics of the battery and observe what changes appear in the battery.
In a lithium-ion battery, lithium iron phosphate serves as the positive electrode and graphite as the negative electrode. The lithium iron phosphate takes in lithium ions, and the redox reaction that desorbs lithium ions from the graphite is used for discharge.
A battery with an aluminum foil anode, graphite, and iron phosphate cathode, in that order, would be inexpensive and provide high performance.
To prevent the aluminum foil from falling apart, the aluminum foil should be plated during the first charge of the rechargeable battery. Plating iron phosphorus. If the chemical states of iron and phosphorus are different, such as the oxygen-rich cathode side and the reduced anode side, a potential difference is likely to be created between the iron phosphorus on the cathode and the iron phosphorus on the anode.
The outline of the aluminum battery is gradually becoming clear. I think zinc is more stable than aluminum. We would like to approach that as well.
アルミニウム空気二次電池を作る。
アルミニウムと塩水を含む備長炭の間には電位が生まれる。アルミニウムが酸化して溶けて電子を出す負極になる。溶けたアルミニウムは酸化物として炭との界面に蓄積するようだ。またアルミ箔は小さな穴がいくつも空いてボロボロになる。このため、電池として働く時間は短い。電圧は0.6ボルトほどだ。
備長炭から集電する側の正極にステンレスメッシュを用いると、炭とステンレスの間に0.2Vほどの起電力が生まれる。炭がマイナスとなってステンレスメッシュが正極だ。ステンレスが酸素を取り入れて受け渡す側の電極で、炭が酸素を受け取って酸化される側になる。
炭はアルミニウム界面とステンレスメッシュとの界面で異なる働きをしているように見える。炭は墨汁、塩水を寒天で固めたものとほぼ同じ働きをする。またスポンジに鉄塩や食塩水を付けて寒天で固めたものとも似た働きをする。
アルミニウムイオン電池は多価イオン電池の一つと言われ、リチウムイオンのようなアルカリ金属のイオンより価数が多く、エネルギー密度を上げられるとされる。
アルミニウム電池の電解液は腐食性が高い。金をも腐食するような電解液だ。金めっきの上にアルミ箔で挟み込んだキムチを置く電池は、アルミ箔が溶けるとともに金めっきも腐食してしまう。銅とアルミで挟み込んだ電池では銅側が緑青となって腐食する。
化学的な腐食だけでなく電気化学的な局所電池の働きでアルミや他の金属が酸化していく。
電池自作の問題点はたくさんあって全部を一人では解決できない。特別な材料が用意できるわけじゃない。なにか自分のオリジナルの着眼点や材料素材がないと他の電池研究にはまったく追いつけない。
電池は小さく薄い電池を作ることが目標にされてきた。軽くて高密度な電池だ。アルミニウム電池が目指すのは安くて大容量な電池だ。薄さはキャパシタには有利だが、電池には必ずしも必要ない。一方で厚い電池は使われない活物質が邪魔になる可能性がある。厚い電池でも反応に使われる活物質は界面に接しているわずかな部分のようだ。
アルミ、炭、ステンレスを使う電池で0.8Ｖの電池はできる。その充電放電が繰り返し大容量でできれば成功だ。まずは、きれいな電池をつくってみて、充電してみる。その充電放電の特性を評価するのと、電池にどんな変化が現れるのかを観察する。
リチウムイオン電池ではリン酸鉄リチウムが正極になって、黒鉛が負極になる。このリン酸鉄リチウムがリチウムイオンを取り込み、黒鉛からリチウムイオン脱離する酸化還元反応が放電に使われる。
アルミ箔負極、黒鉛、リン酸鉄正極の順並べる電池なら安くて高性能が望めそうだ。
アルミ箔がボロボロにならないような工夫としては、二次電池の最初の充電でアルミ箔の上にめっきをすることだ。鉄リンをめっきする。正極のリン酸鉄と負極の鉄リンの比較で、酸素の多い正極側と、還元された負極側というように鉄とリンの化学状態が異なっていれば、その間に電位差ができそうだ。
すこしずつアルミ電池の概要が固まってきている。アルミより亜鉛を使うほうが安定だと思う。そちらもアプローチしたい。
SrBi2Ta2O9強誘電体 未来計算メモリデバイス◆物理学
SrBi2Ta2O9強誘電体メモリを創ろうとして1996年頃、研究した。 誘電体をコンピューターのメモリに応用するのは、ずいぶん昔から考えられていた。
アルミニウム空気電池の電圧 Voltage in Aluminum air battery
Consider the voltage of an aluminum air battery.
Citing a DIY photo of an aluminum-air charcoal battery from Saito's Science published in 1999.
A stainless steel or corrosion-resistant plated spoon is used as the core.
It is surrounded by activated charcoal of about 3mm diameter.I am curious about the nature and shape of this activated charcoal.
The activated charcoal is wrapped with kitchen paper, aluminum foil, and saran wrap.
Just touching aluminum and stainless steel with a human hand has an electromotive force of 0.5 volts, he said.
We have also been able to measure 0.5 volts of electromotive force when placing aluminum and copper coins (1 yen and 10 yen coins) on the tongue or between them with kitchen paper.
than aluminum and copper.
The aluminum and carbon electrodes have a higher electromotive force and current.
The potential difference in the database is as follows.
1.6 volts between aluminum and hydrogen
2.0 volts between aluminum and copper
0.5 volts between aluminum and copper, so the actual measurement is
1.5 volts less than the theoretical value.This 1.5 volts is presumed to be the voltage loss.
Aluminum and copper will melt on the tongue in extremely small amounts.Copper, in particular, is a precious metal that does not dissolve easily.However, some people can taste them, so they probably dissolve.
The article states that a battery made of activated charcoal and aluminum foil with a spoon as its core measured a voltage of 1.25 volts.Add to this a voltage loss of 1.5 volts and you get 2.75 volts.
This 2.75 is almost identical to the theoretical value of 2.71 volts on the wiki.
The potential at which aluminum dissolves in alkali is
minus 2.31 volts,
The potential for oxygen to dissolve in water is
plus 0.4 volts
The actual measurement for the case where strong alkali is not used is as follows
The actual value without strong alkali is 0.7 volts.
Saito's science measured 0.5 volts for an aluminum-copper battery in tongue,
0.7 volts actual value for aluminum air battery in salt water in wiki,
These are realistic values of actual measurements.
I have also measured about 0.5 volts for an aluminum air battery.
The brine aluminum-air battery has a potential difference of 1.2 volts between the aluminum foil and the carbon air electrode, if the voltage loss is compensated for, which is supposed to be the case.
The 1.25 volts in Saito's aluminum-activated carbon air battery is a very large voltage compared to the 0.7 volts in the wiki.It is also above the upper limit of what is considered to be the original potential difference of an aluminum air battery in salt water.
The photographic evidence shows 1.014 volts.It is being held tightly by hand and the aluminum foil has been deformed to fit the shape of the activated carbon.The temperature may have also increased.
In wiki,
The original theoretical potential difference of an aluminum air battery using salt water is 1.2 volts
and it does not describe the anode and cathode reactions corresponding to the potential difference in the description.
I am not sure of the theory behind the actual measured 1.25 volts with the hand-holding effect compared to the 0.7 volts of a typical salt aluminum-air battery.
https://sai.ooiso.net/r19/990818/000.html
This is Saito's science URL.
Voltage is a mystery.
Intercalation of porous carbon.
The schematic diagrams of lithium-air and zinc-air batteries show schematically how oxygen enters the holes or layers of porous carbon.
The schematic diagram of a zinc electrode also shows the electrode state where metal and oxide coexist.
Between the electrodes are partitions of solid electrolyte and ion exchange membranes.For this partition, Saito's DIY method uses kitchen paper moistened with salt water.
A demonstration by the Chiba Institute of Technology introduces an aluminum air battery at 0.8 volts.
He did not clench the aluminum foil around the activated carbon grains by hand.If carefully made, 0.8 volts can be produced.
Incidentally, Chiba Institute of Technology's tester has two ranges for voltage, millivolts or volts.The current was in three ranges: microamperes, milliamperes, and amperes.
Carbon pores come in various sizes.It seems that not only are there pores that allow oxygen to enter, but also pores that allow lithium and aluminum ions to enter (intercalation).
The difference in potential between the intercalation potential of those ions and the ionization potential of the metal may be the true potential of the aluminum-air battery that is actually measured?I imagine that this is the true nature of the measured potential of the aluminum air battery.
While the theoretical value of the ionization of aluminum is clearly defined at minus 1.6 volts, the potential of intercalation to carbon is not so clear.Comparing the reaction of metal ions precipitating from water and intercalating into the carbon layer, the same is true for adsorption from the electrolyte solution to the electrode side.
This is similar to electrolytic refining, where a small voltage is applied externally to dissolve the metal on one side and precipitate it on the opposite side.
I imagine that the voltage for this intercalation to occur and the voltage loss of the aluminum-air battery may be related.
There may also be a voltage difference between the potential of oxygen entering the carbon layer and the potential of oxygen leaving the battery.
Also, the metal and oxygen would combine inside the carbon layer to form hydroxide.Even if hydroxide precipitation is formed inside the pores, the carbon electrode as a whole is conductive.
Let us imagine that there should be a carbon layer where oxygen can enter and a carbon layer where metal ions can enter, and they should be close to each other.
Role of the porous carbon electrode in an air battery
What is the role of the carbon electrode during discharge?
The role of the carbon electrode during discharge would be to take in oxygen and metal ions as hydroxides, while maintaining conductivity as an electrode.
In the cathode of a lead-acid battery, lead dioxide is used for its conductivity.
In air batteries, the key technology would be a carbon electrode that retains conductivity as an entire electrode even when less conductive oxides or hydroxides are deposited, similar to the lead oxide in lead-acid batteries.
Is the low conductivity oxide or hydroxide intercalating into the carbon electrode aluminum oxide or aluminum hydroxide, or sodium oxide or sodium hydroxide?
Thinking up to this point, we realize that a porous carbon electrode could localize sodium hydroxide as well as aluminum hydroxide.
It is possible that the activated carbon used in Saito's science class could have generated chlorine gas from the salt to make sodium hydroxide, and that the strong alkali would dissolve the aluminum, resulting in a high voltage.
What kind of activated carbon would be used to generate trace amounts of chlorine gas from salt?
Electrolysis of brine generates hydrogen and chlorine.Hydrogen is generated at the cathode and becomes alkaline.The anode generates chlorine, making it acidic.
This may be the reaction that occurs in the electrode of activated carbon particles.It can be assumed that chlorine gas is generated locally in the carbon electrode.
Just as corrosion occurs in a local battery, there could be a local reaction within the carbon electrodes of the battery.
I tried various imaginations to explain the 1.25-volt voltage of the aluminum-air battery.
The conductive porous carbon electrode has a secret.I would like to process this with salt agar with activated carbon to make it easier to use.I plan to make an electrode with more activated carbon and less agar, using the sponge as the agar core.
アルミニウム空気電池の電圧を考える。
1999年公開の斎藤の理科からアルミ空気炭電池のＤＩＹ写真を引用する。
https://sai.ooiso.net/r19/990818/000.html
また亜鉛電極の模式図では金属と酸化物の共存する電極状態も示されている。
電極間には固体電解質やイオン交換膜の仕切りがある。この仕切りを斎藤さんのＤＩＹでは食塩水で湿らせたキッチンペーパーを使っている。
千葉工業大学のデモンストレーションでアルミ空気電池が0.8ボルトであると紹介されている。
活性炭粒の周りのアルミ箔を手で握り締めるようなことはしていない。丁寧に作れば0.8ボルトは出せる。
ちなみに千葉工業大学のテスターは電圧はミリボルトかボルトの２レンジ。電流はマイクロアンペア、ミリアンペア、アンペアの３レンジのあるものを使っていた。
炭素の細孔にはさまざまな大きさがある。酸素が入ると細孔だけでなく、リチウムやアルミのイオンが入り込む（インターカレーション）する細孔もあるようだ。
そのイオンのインターカレーションの電位と金属のイオン化の電位差が実測されるアルミ空気電池の電位の正体ではないか？と想像している。
アルミのイオン化がマイナス1.6ボルトに理論値がはっきりしているのに対して、炭素へのインターカレーションする電位ははっきりしない。金属イオンが水から析出する反応と炭素層にインターカレーションする反応を比べてみると、電解質液から電極側に吸着するという点は同じだ。
これは外部から小さな電圧をかける電解精錬のように一方で金属を溶かし、対極で金属を析出させる時と似ている。
このインターカレーションが起きるための電圧と、アルミ空気電池の電圧損失は関係あるかもしれないと想像している。
炭素層に酸素が入ってくる電位と電池内へ出ていく時の電位でも、電圧の違いがありそうだ。
また炭素層内部で金属と酸素が結合して水酸化物ができるだろう。細孔内部に水酸化物の析出ができても、炭素電極全体では導電性がある。
酸素が入る炭素層と金属イオンが入る炭素層があって互いに近いと良いと、想像してみる。
【空気電池の多孔質炭素電極の役割】
放電時の炭素電極の役割は、
酸素を取り込み金属イオンを水酸化物として取り込みながら、電極としての導電性を保つことだろう。
鉛蓄電池の正極では、二酸化鉛が導電性があることを利用している。
空気電池では導電性の低い酸化物または水酸化物が析出しても電極全体として導電性を保つ炭素電極が、鉛蓄電池の酸化鉛と似たような鍵の技術となる。
炭素電極にインターカレーションする導電性の低い酸化物や水酸化物はアルミ酸化物や水酸化アルミニウムなのか、ナトリウム酸化物や水酸化ナトリウムなのか？
ここまで考えて、多孔質炭素電極は水酸化アルミニウムだけでなく水酸化ナトリウムも局所的に発生する可能性に気がつく。
斎藤の理科で使われた活性炭が、食塩から塩素ガスを発生させて水酸化ナトリウムをできて、その強アルカリでアルミニウムが溶けて高い電圧が得られた可能性がある。
食塩から微量な塩素ガスが発生させるための活性炭はどんなものだろうか？
食塩水を電気分解すると水素と塩素が発生する。陰極で水素発生してアルカリ性になる。陽極で塩素発生して酸性になる。
これが活性炭粒子の電極のなかで起きた反応かもしれない。炭素電極のなかで局所的に塩素ガスが発生したと推測できる。
腐食が局所電池で進むように、電池の炭素電極内の局所反応もあり得るだろう。
アルミニウム空気電池の1.25ボルトの電圧を説明するためにいろんな想像をしてみた。
導電性多孔質炭素電極には秘密がある。これを活性炭入りの食塩寒天で使いやすく加工してみたい。スポンジを寒天の芯にして活性炭を増やして寒天を減らした電極を作る予定だ。
界面活性剤とめっき添加剤のコロイドの形状★銅めっきとゼラチン【膠】
石鹸手作り実験をしたことがある。
ラード、オリーブオイルなどの油脂、水、苛性ソーダを混ぜて石鹸を作る実験だ。オイルの種類にこだわるとケン化が変わったり、石鹸の使い心地が変わる。
https://www.jfish.jp/html/page1.html
石鹸は、化学では界面活性剤の一種だ。ナトリウムが非常に水に溶けやすい金属で、それと脂肪酸の酸素の部分とがイオン結合している。分子のナトリウム部分が水側に、油脂由来の部分は有機成分側に向いて界面をつなぐように自然に配置される。
https://kimika.net/rr4coroido.html
石鹸の泡が球状なことが多いので界面活性剤は水中で油成分を球状に囲んでいるようなイメージを長らくもっていた。が電気泳動の教科書を読むと、界面活性剤は球状の有機成分なら球状に囲むが、糸状や線状の有機成分ならばそれに応じて囲むと記述がある。
https://ruo.mbl.co.jp/bio/support/method/sds-page.html
これは意外だった。たしかに糸状や線状の有機分子は多い。その形に合わせて界面活性剤が取り囲むのは合理的だ。有機分子側と界面活性剤との間は、極性が小さいもの同士の結合だ。有機物の炭素とはあまり強く結合しない。有機分子の硫黄や窒素の部分には電子が少なくプラスにチャージしている。だからその部分に界面活性剤が結合するらしい。
https://www.live-science.com/bekkan/intro/shurui.html
その界面活性剤も通常の脂肪酸ナトリウムだけではなく、アミノ基と炭素鎖がつながったような界面活性剤も含まれる。アミノ基が極性が強い部分で水側に来る。
金属イオンはプラスにチャージしている。ナトリウムの部分を別の金属イオンで置き換えることができる。析出してしまうと石鹸カスと呼ばれる。銅の石鹸カスが有名だ。溶けにくいカスとして邪魔者扱いだ。
https://www.happy-bears.com/kajily/faq/2141/
この界面活性剤のように金属イオンと結合する有機分子はいくつかある。ゼラチンは身近で有用な食材だが、化学的な性質も有用だ。ゼラチンは窒素を含んでいるのでそこが金属イオンと結合する。
ゼラチンは有機分子で完全に精製してしまう前のゼラチンには、動物の組織由来のタンパク質の性質がある。先ほどの線状や糸状の有機物とは動物の組織由来のタンパク質が主な対象だ。いわゆる天然高分子だ。
https://www.nomuraplating.com/knowledge/%E9%8A%85%E3%82%81%E3%81%A3%E3%81%8D/
未精製のゼラチンが線状に凝集するなら、銅イオンとそのゼラチンを混ぜたら、線状の銅のコロイドになるはずだ。コロイドもまた粉末状、球状をイメージするが、中心に有機物、外側の水側に金属イオンが来る。だから内側の有機物の形状に合わせた形状をとるコロイド粒子があるはずだ。
銅めっき液で未精製のゼラチンを添加剤で使う場合がある。あえて精製しない状態を使う。理由ははっきりしない。保存がしやすいからかもしれない。それ以外にめっき液の中でのコロイドの形状を制御する目的が隠されているのかもしれない。コロイド形状を直接見なくてもめっきとしての性能が精製したゼラチンより、不思議と向上しているケースがある。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jiep1995/11/7/11_7_494/_pdf
めっきの添加剤の化学は、進んでいるのかもしれないが30年前の学生時代にはまだ素朴だった。企業のノウハウとして隠されているので化学的な議論がされていない。
https://note.com/irppy3/n/n4f4491af7d7c
銅めっきで未精製ゼラチンを過剰量添加すると、異常析出として線状の結晶が集まった形状の表面がみられる。これがコロイドの線状の形状と一致しているのではないだろうか。証拠はだせないが、銅イオンだけでは線状に成長する原動力がない。添加剤を過剰にするのだから添加剤の形状が作用したと考えるのが合理的だ。
https://club-z.zuken.co.jp/tech-column/20200130_js_011.html
鉄の媒染液をカイロの中身の粉から作ってみた★鉄電池へ応用したい
★鉄の媒染液の作り方を調べた。
https://note.com/oisi_sensyoku/n/n6d4fc8b7adf5
錆の付いた鉄くぎを酢で煮込むと黒い汁になるから、それをコーヒーフィルターでろ過すると鉄の助染液【媒染液】ができる。
★媒染液とは
鉄の媒染液とは草木染など自分で染め物をする人ならご存じだろう。染料と一緒につかうことで染めやすくなる液体だ。
大型バイオ電池と鉄空気電池の可能性
【夢みるバイオ電池】
【300ミリアンペアの大型バイオ電池】
工業大学でのバイオ燃料電池の論文を見ると電池の電圧はだいたい0.3ボルト以下だ。電流値は600ミリアンペアあるが電池セル面積が0.5平方メートル前後なので、電池としては300ミリアンペア程度だろう。単１のアルカリ乾電池の電流値と同じ程度だ。
【１キログラム当たり250ミリアンペアの鉄空気電池】
一方、鉄空気電池は１キログラム当たり500ミリアンペアhや80ワットhという文献データが見つかる。おそらく500グラム程度の卓上サイズと思われる。250ミリアンペアの電流値が観測された、ということだろう。
【バイオ電池１キログラム当たりの発電量】
バイオ電池も鉄空気電池と似たように放電する。バイオ電池は１メートル級の大きなサイズで電解液を含めたらおそらく30キログラム程度のもので放電量300ミリアンペアが得られる。
バイオ電池の電流値は１キログラム当たりに直すと10ミリアンペアとなり、鉄空気電池の10分の1以下となってしまう。
【空気電池は共通した仕組み】
バイオ電池には空気極があり、鉄空気電池と共通した構造だ。バイオ極と鉄極にそれぞれの特徴があるはずだ。バイオ極には鉄還元菌が下水中の鉄を還元した鉄成分が付着する。バイオ電池では発電菌が発電すると言われている。
【複数の国立大がバイオ電池を研究】
このバイオ極にの鉄成分は静岡大が発見している。静岡大は、鉄成分を予め加えた電極を作ると電池の電流値が上がることを報告している。岐阜大では鉄とリンが下水から取り出せたと報告している。
【バイオと鉄空気電池はほぼ同じ性能】
これらから推測すると、バイオ電池は下水中の鉄成分が電極に付着することで、鉄空気電池と同様の仕組みが出来上がり電流電圧を観察できるように思える。バイオ菌が発電菌として働くような従来の意味のバイオ電池ではなく、バイオの力で鉄空気電池を作っているように見える。
【バイオ電池には充電していない】
もし、バイオ電池に外部電源から充電したら鉄空気電池と極めて似たような挙動を示すはずだ。１度バイオ菌の力で鉄電極が出来てしまえば、電解液の中の発電菌は全くいなくても鉄空気電池として充放電するだろう。
【夢みるフロンティアな予算】
日本の材料科学は優秀と言われ、めっき科学と微生物科学は中身が謎のまま性能だけが良いと言われる日本の得意な分野だ。めっきは科学で解明されてきたと私には思えるが逆に夢見る希望が減って現実的な小さな予算のプロジェクトになっている。
【期待が大きいバイオ】
バイオはなんとなく夢があるフロンティアのように見られ、大きな予算が注ぎ込まれている。バイオと電気化学の融合分野では予算は取れてもまだ十分な成果はあがっていない。
【実験の目標】
まずはバイオ抜きの電池をしっかり作ってからバイオ電池に挑んで欲しい。充放電できる大型電池の充電のアシスト、または放電のアシストにバイオを使うイメージだ。バイオアシスト型の空気鉄電池のシステムは報告例はまだ見ていない。
【フォームエナジー社】
鉄空気電池ネットニュースのほとんどはフォーム エナジーの記事だ。研究室サイズではなく大規模化しているようだ。
https://energy-shift.com/news/c8a4700f-3035-4be0-9323-322015114103
北大の微生物電気化学を使う人工光合成
第四類危険物を中心に身近な化学の英語を語る
危険物の第四類はガソリンを中心とした燃える液体リキッドを扱います。
試験問題を解く。
プロブレムをソルブする。
解く、溶くは（とく）という日本語に漢字を当てはめて使い分けてます。ほぐすという意味で、問題の謎を解く。水に塩を溶かす。漢字は違っても英語はソルブ。解決をソリューション。溶液もソリューションと言います。食塩はソルト。サラリーマンのサラリーは塩ソルトと語源が近い。
プレッシャー、ストレスは職場での環境が悪くて居心地が悪いような意味合いでも使います。プレッシャーは圧力でストレスは応力と訳します。圧力は面積当たりの力ですね。
圧力は大気圧が身近。空気が押す力で、水銀を７６センチ、水を10メートル押し上げます。
台風が950ヘクトパスカルって言えば大気圧が低い強い低気圧って分かります。1013ヘクトパスカルが1気圧。
ヘクトパスカルのヘクトは単位のキロやマイクロの仲間です。キロは1000、メガが10の6乗。ミリが0.001でミクロンが10のマイナス6乗。ナノがマイナス9乗。その十分のイチをオングストロームÅという。Åが化学の中で一番小さい単位だな。物理ならもっと小さいかも。
10メートルで1000ヘクトパスカルってきっかりでないのは、単位の決め方のせいです。
長さの単位は古くは人間の身体の大きさから、新しくても地球の大きさから決めました。重力加速度の大きさは9.8っていう中途半端な数字が出ます。
大気圧は水の柱の高さと重力加速度から計算して1013ヘクトパスカルっていう中途半端な数字が1気圧です。
大気圧はアトモスフィア、雰囲気のこともアトモスフィアって言います。雰囲気って周りのガスのことで、窒素雰囲気とか水素雰囲気とか言います。
単位面積当たりとか、単位体積当たりで比べるっていうのもよくあります。
空気より軽いと上に行くし、重ければ下に貯まる。
水より重ければ沈むのと一緒ですね。
密度デンシティーは体積当たりの重さで、濃く充実した事をデンスとも言います。
水のデンシティーと比べて比重を出すと浮くか沈むか分かります。比重はスペシフィック グラヴィティ。グラヴィティは重力のＧです。スペシフィックはスペシャルと似てます。特別と似てる特有の値みたいな意味です。
密度はグラム毎立方センチメートル、英語だとグラム パー キュービック メータ。
面積当たりを言う時はグラム パー スクエア センチメータ。
メータよりミータって発音すると英語っぽい。
燃えるのは酸化の一種です。酸化はオキシデーション、酸素がオキシゲン、Ｏが酸素の記号です。水素はハイドロゲンでH。
酸素が付くのでオキシデーション。
酸化のカは加える加と音が一緒で、還元の元が減少の減と音が一緒です。
還元はリダクション。レデュースって減らすって意味でリダクション還元と似てるんです。
酸化還元を合わせてレドックスって言います。リダクションとオキシデーションを繋げてレドックス。
酸化は普通は悪者ですね。燃える、錆びるのは酸化。
逆の還元は相手方に起こるんですが、自然には酸素が相手方になるんで、見えません。酸素が酸化剤で、酸化剤自体は還元される。酸素分子はゼロで鉄サビ酸化鉄になかの酸素はマイナス。
マイナスって電子エレクトロンを強く引き寄せた状態。
この逆が還元剤。還元剤で身近なのはビタミンＣです。ビタミンＣって栄養として有名ですね。ビタミンＣって飲み物に酸化防止剤にもなってます。酸化防止剤って、他よりビタミンＣが先に酸化されるので、それ以外の食品や飲み物が酸化されない。
ビタミンＣは酸化される、つまり相手を還元する、還元剤の一種です。
還元剤ってメッキの世界では一番大事な薬品です。リダクションさせるリダクタントが還元剤。
金属が錆びるのが酸化ですが、金属を溶かした溶液から金属を取り出すのは、還元って言うんです。
メッキは金属を薄く表面に付ける技術。金めっきは奈良の大仏の昔ながらの技術。めっきはプレーティング。
銅めっきでいうと銅イオンが銅の2プラスが、還元されて銅の金属メタルのゼロ価になると、十円玉の銅の色のメタルができます。
金属はピカピカして電気を流して延びるのはすべて電子エレクトロンが自由に動き回るから。鉄サビ酸化鉄とかのエレクトロン電子は酸素の近くにくっついてる。鉄メタルは自由電子エレクトロンが飛び回るので、ピカピカして、延びる。くっつけてる糊の役割が電子エレクトロンで糊が動く感じだね。糊をグルーっていうけどグルーはニカワ膠のこと。膠をきれいにするとゼラチン。ゼラチンとグルーは成分が共通してる。
この還元は銅のプラスにマイナスの電子エレクトロンをあげるんです。
プラマイゼロでメタルっていう事です。電子エレクトロンをあげるのを電極っていう外から電気を流すとカソード陰極にマイナスの電子エレクトロンが来て、そこでプラスの銅イオンのプラスと反応してメタルになる。
コレを薬品でやると還元剤です。還元剤は自身が酸化されて銅イオンに電子エレクトロンをあげて銅を還元する。
銅を溶かした液体に還元剤を入れるとプラスイオンの銅が還元されてメタルの銅になる。
還元リダクションを語りすぎました。オキシデーションは酸化で錆びる時のことです。
錆びるのは、銅メタルが酸化銅になると錆びるっていいます。鉄が錆びると酸化鉄。ホッカイロが鉄の黒い粉が入っていてゆっくりと錆びる反応が進んでるんです。錆びると燃えるはスピードは違いますが、どちらも酸化。熱が出ます。
熱がヒートアップすると温度テンプラチャーが上がります。温度はｔで表します。℃はデグリー シーと読みます。
絶対温度がKケルビンね。
温度は物理と化学ですごく重要です。
融点ってメルティングポイント、メルティング ポッドでるつぼで、人種が融けて混ざりあう様子を人種のるつぼって言います。
メルティングに対して、茹でて蒸発するのはボイリングポイント。ボイルドエッグでゆでたまご。
鉄は錆びるけどステンレスは錆びません。ステンレスは鉄に混ぜ物をして錆びなくしてあるんです。鉄は磁石が付くけど、ステンレスは混ぜ物が多いと磁石マグネットが付かないです。ステンレスをＳＵＳサスとも言います。スチール ユーズ ステンレスの頭文字でＳＵＳサス。ステンレスのレスはないって意味のレス。ステンレスは何がないか?歪がないって意味のストレインがレスでステンレスって名前にしたらしい。
ストレスストレインカーブのストレインは歪で、ちからストレスをかけると歪むストレインする割合のグラフです。歪まないのでストレインレスでステンレス。
鉄は熱で膨張します。夏に暑いので線路の鉄が膨張して、レールが歪むのを防ぐのに、線路には間を開けて繋げます。
ステンレスは膨張が大きいので、ステンレス製のシンク流し台に熱湯を流すとボコって音がします。熱で膨張して変形すると音がするんです。
危険物はガソリンがメインです。自動車関連の英語は和製英語が多いので有名です。ガソリンスタンドよりガソリンステーション、ガスステーションと言います。フューエル ステーションとも言います。フューエル セルで燃料電池。セルって細胞の事も言う。バッテリーとセルはどっちも電池だけどフューエルセル、リチウムイオンバッテリーって使い分けしてるかも。
バッテリーって野球の投手と捕手。出すと受けるの組み合わせ。ボールがエレクトロンのことになるか。
満タンはタンクをフィルアップすることで、フィルアップをフルと言い換えてフルが満席とかの満です。
空カラはエンプティー。ハンドルはホイール、クラクションがホーン、ボンネットがエンジンカバー、アクセルがペダルとかいろいろ。
ガソリンはレギュラーとハイオク。レギュラーは普通でハイオクがオクタン価がハイ高いガソリン。オクタン価ってノッキングしにくい指標です。ノッキングってエンジンの中の燃焼トラブルです。じわじわゆっくりと燃えるとノッキングしない。
ガソリンは石油から作るんだけど、石油もガソリンもいろいろなオイルの混合物です。石油を温めて蒸留して分ける。分留です。蒸留はディスティレート。分留がフラクティネート。フラグメントが分かれたもの。ハードディスクがコマ切れのフラグメントに分かれるっていうのと同じだ。
ガソリンは一番低い温度で真っ先に蒸発してくる成分で融点メルティングポイントが低い。
メルティングポイントが低いと液体から飛び出しやすいと同じ。液との繋がりが弱い。分子が小さくて軽い。
分子が長くて重いとメルティングポイントも高くて燃えにくい。重油はそんな油。
単純に言えば軽油は燃えやすく、重油は燃えにくい。軽油よりもっと軽くて燃えるのがガソリン。ほとんど気体ガスみたいな油。
ガソリンは色を付けてあるから、オレンジ色だけど、着色しなかったら無色透明。
さっきのオクタン価が高いガソリンは分子が枝分かれしまくってるモノを100、枝分かれ無しの真っ直ぐを0としてる。真っ直ぐな分子だと単純な形だから一気に燃える。複雑に枝分かれしてると燃えやすいところからゆっくりと燃え始めて燃えにくいところがあとからじわじわ燃える。ノッキングは一気に燃えすぎると起こるから、じわじわ燃える方の油が性能が良いんだよね。
無鉛ガソリンは昔のガソリンにノッキング防止剤として鉛入りの油を含んでたんだ。鉛は性能が良くて使い道はあるんだけど、神経に毒だから使わないんだ。
ハンダも鉛を使えば、柔らかくて使いやすいハンダが簡単に出来るけど、毒だから、鉛フリーにしようってなった。鉛はリード。Ｐｂって記号だけどリード。Ａｕって記号だけどゴールドと同じで歴史が古く昔っから使う金属は特別な呼び名がある。鉛に近いビスマスはＢｉ、金に近い白金プラチナはＰｔ。珍しい金属ほど元素記号と呼び名が一致。
クルマ以外に油は食品でも身近。オリーブオイル、アマニ油、ホホバオイル。
水と油って仲の悪い代表だよね。水に溶けるものは油に溶けない。水に溶けないものは油に溶ける。油同士は混ざる。
油と水の両方とくっつくモノを石けん界面活性剤という。ソープ、サーファクタント。サーフェイスは表面。表面積はサーフェイス エリア。
アルコールが酸化すると酢酸。ワインが酸化するとヴィネガー。酸っぱいってお酢の酢酸の事をイメージする。ワインってwineって書くけどｗとｖって似てるんだよね。ワインをvinとも書いたらしい。Vinを酸っぱくするとヴィネガー。
酢酸がお酢の酸っぱさの決め手。酢酸は栄養素の油分子が分解された最終型。油はグリセリンとカルボン酸３つに分解して、カルボン酸は炭素が2個づつ取れてベータ酸化だよね。カルボン酸が最後に酢酸になる。
酢酸は酒エタノールからも出来るがオイル油からも出来るんだ。油脂を栄養の分野だとファット脂肪っていうね。
酸っぱいっていう性質を化学では酸性っていう。水素イオンの濃度を測るpHで測る。酸性が強いとｐｈは2とか3とか低い。ペーハーはドイツ語読み、ピーエイチが英語読み。ちなみにＣをシーと英語読み、ツェーってドイツ読み、ハが日本語読み。abcでイロハ。音楽でロ短調はBマイナー。
酸をアシッドという。Acid Black Cherryっていうバンドのアシッドも酸。
酢酸はアセティック アシッド。アセチレンはアセティックアシッドの仲間で炭素数が同じだからアセトで、アセトンもそう。
逆の性質をアルカリ性。アルカリはヌルヌル系。温泉とかのヌルヌル。皮膚を溶かす。ソーダ村のソーダさんがソーダ飲んで死んだソーダ。ソーダは炭酸ソーダ水じゃない。ソーダはナトリウムのこと。ナトリウムの化合物で苛性ソーダが水酸化ナトリウム。苛性は皮膚が溶けて痒い事。
酸とアルカリを混ぜると打ち消しあって酸っぱいのもヌルヌルもなくなる。中和。
危険物は中和よりもレドックス酸化還元がメインだね。
第四類以外にも危険物はある。ニトロはダイナマイトの原料で大爆発する危険物。ノーベル賞のノーベルさんはこのダイナマイトの発明で大金持ちになった。ダイナマイトは兵器だよね。
ダイナマイトはダイナミックとも語源が同じ。大きく動くこと。動かないのは静的スタティック。ＤＲＡＭとSRAMはダイナミックとスタティックなラム。ラムはランダムアクセスメモリ。ROMがリードオンリーメモリ。
戦争が技術力を高めてきた歴史がある。原子爆弾アトミックボムもアインシュタインの核分裂反応の理論を使った兵器。鉄腕アトムのアトムは原子のアトム。
分子はモレキュラー。モレキュラーシーブっていうと水分子を吸着する乾燥剤。
オキシドールも危険物。昔の消毒薬。酸素の泡が出て傷がしみるほど消毒した。
リチウム電池のリチウム金属も危険物。リチウムは水と激しく反応して燃える。
ガスは危険物取扱者資格でいう危険物には含まない。危険なガスはいっぱいあるから別枠。
酸化剤も還元剤も危険物。
危険物は火事になる危険物っていう意味で、人体に毒があるかどうかは別物。燃えないけど、すごく毒性がある薬品たちも別枠。
オイル、油の仲間が第四類危険物。
機械油、食用油、燃料油が含まれる。とくにメルティングポイントが低い蒸発してガス化しやすい軽い分子の油が危険だ。
電気化学はバイオにも大きく関係するスーパー技術だ
実際は最先端であって、本流になりうる大きな分野だ。電気を使って電極上の酸化還元反応を制御することを中心とした化学だ。これが将来のバイオと大きく関係する。
これまでは電極は平面的で表面処理、めっき、電池などの分野で必要な技術だった。
精錬やめっきはローテクと思われることが多かったので、
ハイテク代表であるコンピュータ部品や半導体産業、リチウム電池で電気化学が使われることが驚かれた時代もあった。
しかし電気化学は、半導体、エレクトロニクスだけに留まる技術ではない。
燃料電池、エタノール、メタノールなどの合成や発電、バイオマス反応、バイオマスで使われる微生物を増やすような反応にも応用できる。バイオ技術と電気化学は出会ったばかりだ。これから大いに発展する。
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00396058
一般的な化学反応だけでなく、菌のような微生物が増えていく成長や発生も反応と同じように電気で促進できるのだ。菌は、栄養の一部に酸化還元反応を使っているからだ。
鉄や銅を菌の体に取り込んでいることが多い。
赤血球が鉄を含んでいることは有名だが、菌にも金属が含まれている。
そうした金属は酸化還元反応を通じもて微生物が栄養分を取り込む際に使われる。糖などを燃やして栄養にするという表現があるが、同じように銅や鉄を酸化・還元して栄養を得る菌もいる。
肥料にもミネラルとして金属が含まれるのは植物も、菌も金属を栄養を得るときに利用しているからだ。
そうした金属の酸化還元反応はグラフェンとも関係が深い。
電気化学の一番得意な分野で、それを加速する触媒としてグラフェンはとっても重要な物質だ。
グラフェンは炭素数層でできた平面と、そのエッジ部分、端部から成る。この端部がこれまでにない触媒活性点あることが証明されてきたようだ。2009年時点で私は直観的に端部の活性度の高さを指摘している。端部にナノサイズの金属を配置して、反応物がグラフェンと金属の間に来たときに一気に反応が進むのだ。
日本の電気化学者にも、グラフェンとナノ金属微粒子を活用した触媒研究、バイオ分野でも応用をぜひ進めてもらいたい。
グラフェンとナノ微粒子を組み合わせた触媒の産業インパクトは物凄く大きい
過酸化水素の製造方法を大幅に簡易に低コストにできる新規の製造方法を韓国チームが見つけた。そのキーテクノロジーはグラフェンと金属微粒子を組み合わせて反応をしやすくした高性能の触媒の発明だった。
数日前に私がこのブログで取り上げた2009年の私自身のブログで指摘していた触媒の新規製造方法の指針実現した形だ。
https://mokuyojuku.blogspot.com/2020/01/blog-post_32.htm
特筆すべきはこの触媒が、電気化学反応での触媒とのいう点だ。私のブログでも電気化学反応の触媒を想定していると書いている。従来の触媒は化学反応は、熱や圧力を高めて進める反応に使われる。
一方で、グラフェンとナノ金属粒子を組み合わせた電気化学反応向けの触媒は、従来はほとんど研究されず、実用例も少なかったようで、今後の発展が非常に大きく期待できる。
もう一つ重要なテーマは
バイオと電気化学は組み合わせられることだ。
触媒という考え方は電気化学の分野でバイオ反応と結びつけやすい。
今回の過酸化酸素合成だけでなく、有機物質の燃料電池、エタノール、メタノールなどの合成や発電、バイオマス反応、バイオマスで使われる微生物を増やすような反応にも応用できる。
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00396058
一般的な化学反応だけでなく、菌のような微生物が増えていく成長や発生も反応と同じように電気で促進できるのだ。菌は、栄養の一部に酸化還元反応を使っているからだ。
鉄や銅を菌の体に取り込んでいることが多い。
赤血球が鉄を含んでいることは有名だが、菌にも金属が含まれている。
そうした金属は酸化還元反応を通じもて微生物が栄養分を取り込む際に使われる。糖などを燃やして栄養にするという表現があるが、同じように銅や鉄を酸化・還元して栄養を得る菌もいる。
肥料にもミネラルとして金属が含まれるのは植物も、菌も金属を栄養を得るときに利用しているからだ。
そうした金属の酸化還元反応は
電気化学の一番得意な分野で、それを加速する触媒としてグラフェンはとっても重要な物質だ。
グラフェンというと単なる平面物質を想像するひともいる。
実際は、炭素数層でできた平面と、そのエッジ部分、端部がこれまでにない触媒活性点あることが証明されてきたようだ。2009年時点で私は直観的に端部の活性度の高さを指摘している。端部にナノサイズの金属を配置して、反応物がグラフェンと金属の間に来たときに一気に反応が進むのだ。
電気化学反応とは酸化還元反応を、そとの電源などから電気を電極に通じて、触媒上で進む反応反のだ。一般的には電気めっきや電池の反応が知られている。
日本の電気化学者にも、グラフェンとナノ金属微粒子を活用した触媒研究をぜひ進めてもらいたい。
韓国チーム グラフェンとありふれた金属のナノ微粒子の超高性能触媒を発明する【再掲】
http://www.chosunonline.com/site/data/html_dir/2020/01/14/2020011480012.html
その製造方法を大幅に簡易に低コストにできる新規の製造方法を韓国チームが見つけた。そのキーテクノロジーはグラフェンと金属微粒子を組み合わせて反応をしやすくした高性能の触媒の発明だった。
環境負荷を低くして製造コストも安くなりそうだ。触媒価格2000分の1という驚異的に価格が低いを金属を使った触媒だ。
以前はプラチナを中心とした高価な貴金属触媒だったのをグラフェンと微粒子技術を組み合わせて、圧倒的な低い価格と高い性能の触媒を実現した。
新しい触媒に使われる金属はコバルトだ。
以前に私がこのブログで取り上げた2009年の私のブログで指摘していた触媒の新規製造方法の指針を実現した形だ。
https://mokuyojuku.blogspot.com/2020/01/blog-post_32.htm
特筆すべきはこの触媒が、電気化学反応での触媒とのいう点だ。私のブログでも電気化学反応の触媒を想定していると書いている。従来の触媒は化学反応は、熱や圧力を高めて進める反応に使われる。
今回の過酸化酸素合成だけでなく、有機物質の燃料電池、エタノール、メタノールなどの合成や発電、バイオマス反応、バイオマスで使われる微生物を増やすような反応にも応用できる。
一般的な化学反応だけでなく、菌のような微生物が増えていく成長や発生も反応と同じように電気で促進できる。菌は、栄養の一部に酸化還元反応を使っているからだ。
電気化学反応とは酸化還元反応を、そとの電源などから電気を電極に通じて、触媒上で進む反応だ。一般的には電気めっきや電池の反応が知られている。
銅ナノドット触媒 グラフェン（カーボンの単層シート）を利用した新規触媒層の設計
2009年の12月にブログに書いている。
https://blog.goo.ne.jp/aichi-happy/e/06663d6006417b62c05e4aedd787d39a
その図は手描きの図が以下の六枚。
この時は、グラフェンをメインにしていたが、
銅のドット型触媒として、
電機化学的な触媒の力が極めて高いことが、数年後に発見されている。
二酸化炭素CO2をエタノールに変える触媒だ。オークリッジ米国立研究所の発表だ。
https://wired.jp/2016/10/20/carbon-dioxide-ethanol-reaction/
こうした電気化学と有機物質、エタノール、二酸化炭素CO2、メタノール、メタンなどを中心とした触媒開発は、バイオマス発電、二酸化炭素の固定化、光合成型触媒として
エネルギー問題解決にむけて非常に重要だ。
その発想を2009年に、個人でしてアイデア図を公開していたことが、
驚きだ。日付入りのアイデア図をブログに公開するのは、
自分でもかなり気に入ったアイデアだったからだ。
今後もこの電気化学と触媒をバイオマスと組み合わせたエネルギー発電型の技術は
たいへん注目している。
以下は、2009年のブログのコピーだ。
グラフェンとは原子レベルでのカーボン単層で
シートとして得るには
シートを溶液に溶かして基板上に配列させて
重なりあった部分を超音波で削って、一面に敷き詰める方法が
知られている。
さらにカーボンを表面に含む溶液と対極を5ミリ程度まで近づけて
３０から５０Vの高電圧交流印加法によっても
グラフェンを形成できることが示されている。
一方、カーボンを含むガスを
高温のチャンバー中で、
化学気相堆積法（CVD)で
銅や鉄などの金属表面に触媒的に形成する方法も提案されている。
私は、銅をナノドットめっきで形成して、
その銅ドットの表面に選択的にグラフェンを堆積させるCVD法を提案する。
また、得られたグラフェンにアルカリ金属または、アルカリ土類金属をドープすることで
その後で、ドープした金属を選択的に置換めっきする貴金属めっきを施すことで
原子レベルで貴金属使用量を削減し、またグラフェンとの相乗効果をもつことが期待される
触媒の形成法を提案する。
また、形成された貴金属修飾グラフェン修飾銅ドット触媒に
電子、またはイオン輸送層として電気伝導性高分子を
電気析出法またはスピンコート法で形成することを提案する。
以上の形成法による触媒は、
たとえば、燃料電池などの貴金属を使用することが不可避な有力な化学反応においても
貴金属量を大幅に低減させることができ、価格面でのメリットが得られる。
また、グラフェンと金属の相乗作用によって新しい触媒を創出することにも利用できる。
グラフェンの活性点は面状に広がるものではなく、
端部が点状に活性を持っていると予想している。
そのため、触媒として応用する場合には、
端部をより多く形成させる銅ドット上の修飾グラフェンを利用するメリットが大きい。
銅ドットめっきはリソグラフィーとレジストを組み合わせる通常の半導体プロセスを利用し、
硫酸銅めっき浴などを用いることで形成できる。
グラフェンにドープする金属（イオン化傾向の小さな金属）は
CVDのガス中に含有させることでドープ量の制御を行う。
暮らしの木陽塾ネタ帳
洗濯糊
霧吹きに水溶き糊
ポスト・イット
ワセリンとメンソレータム
花粉症に効く
乾燥を防ぐ
オロナイン軟膏
ハッカ油
オメガ369不飽和脂肪酸
オメガ3はナッツと青魚、亜麻仁、荏胡麻
オメガ6は普通
オメガ9は米油
乳化剤は油を水に溶かすように出来る
牛乳は水に乳脂肪が混ざりあってる
卵黄のレシチンは乳化剤
樟脳
カンフル剤
ナフタリン
ムシューダ
無臭
アロマ
柑橘類 朝
ラベンダー リラックス
ミント スッキリ
集中力
銅 殺菌
銅針金
トイレ 流し台
銅鍋 熱伝える 殺菌
銀 殺菌
酢で黒くなる、酸化
独を見つける箸
金めっき
ゴールドプレートＧＰ24
24金 混ざり金属なし
反応しないので錆ない
アロマや油とも反応しない
熱を伝える
針金ハンガー
自由な発想
ダンボール細工
自由なサイズ
プラスチック
清潔 洗える 固い
カフェイン
緑茶 コーヒー
トイレ近い
ノンカフェイン
黒豆茶 ほうじ茶
眠れる
重曹
アルカリ性
油と反応
石鹸
油を水に流す
リンス
石鹸を洗い流す？
クエン酸
酸性
茶渋を落とす
トイレ汚れ落とす
飲むと疲労回復
レモン 梅干し 殺菌
馬油 牛脂 ラード
馬油を冷やすと上澄みと沈殿に分離
上澄みは分子量小さい?
沈殿は分子量大きい?
沈殿は塗れる
ひまし油 椿油 スクアレン
機械油
バリカンには椿油
下剤にはひまし油
蜜蝋
リップの基
油を加えてクリームに出来る
赤を足すと口紅
アロマを足すと練り香水
芳香剤
ジャスミン スカトール インドール トイレに向く
消臭剤
吸着剤 活性炭 シリカ ジェル
吸着剤は焼くと復活
オムツの吸水剤
塩や石灰で水を取り除ける
焼き芋
ゆっくり冷ますと糖が増えて甘くなる
ハンバーグステーキ
牛脂を塗るとジューシー
廃油
ろ過して生ゴミや廃紙に吸わせる
綺麗な廃油で油汚れを落とせる
糊
加熱乾燥で剥がせる
でんぷん糊なら水に溶ける
糊に卵白で加熱しても取れない
アイロンで封が出来る
アセトン
マニュキュア剥がし液
ベンジン
ベンゼンとその仲間
油汚れを取れる
着物のしみ抜き
皮脂は油
襟は皮脂油汚れ
汚れは酸とアルカリ、水と油を意識する
反対の性質で洗い流す
重さ
地球上でどこでも同じ
厳密に測りやすい
電流
電子、電気の流れるスピード
電圧
電池は必ず1.2から3.0ボルト直流
交流プラグは日本は100ボルト
好気性発酵
真空パックで食品が保存出来る
嫌気性発酵
牛を代表に生き物
の消化器内ではメタン菌が発酵
発酵は腐敗と反応は同じ
酒 味噌 醤油 糠漬け 麹
糀は国字
ヨーグルト チーズ キムチ
腸内発酵菌 嫌気性がオナラ メタンは臭わない
硫化水素が腐ったたまごから出る臭い 硫黄が臭う
肉はアミノ酸で窒素を含む アンモニア作る
ガラスは洗ってリユース
紙はリサイクル 紙になる
金属は都市鉱山
アルミは再生に電力必要
水も浄化してリサイクル
万物流転は真実
風邪薬は眠気多い
咳薬は便秘になりやすい
ヒスタミン薬はアレルギー薬、目眩薬に使う、記憶力と関係か？
風邪にはビタミンC
睡眠、休養
水分摂る
化粧水はほぼ水
薬効成分はわずか
缶飲料はほぼ水
原価は10 円
缶代が高い
ネバネバ成分は身体に良い
海藻ネバネバ
山芋ネバネバ
オクラ 納豆
下戸
体質は腸内細菌が決める
腸内菌でアルコールを分解出来るか?どうかの体質
小麦より米
白米より玄米
米は冷めても美味しいのが特徴
おにぎりはラップに包む
焼きおにぎり
わずかに水を加えて電子レンジ
電子レンジ
水だけを摩擦力で温める
急加熱急冷
アルミなど金属を入れるとバチバチ 電気が流れる?
油や石は電子レンジでは温められない
IHヒーター コタツ 電気ストーブ
電熱ニクロム線
ニッケルクロム合金
レコード
音の振動を溝の大きさに対応
カセットテープ
音の振動を電気の振動信号に変えて磁石の振動信号として記録
高い音は短い弦
短い波長
高い振動数
振動信号の変化回数が多い
ノーマルテープは酸化鉄
クロムテープは高音に対応
メタル鉄テープは安定 保存出来る
メタルテープは一回録音だけが良い
ノーマルテープは繰り返し録音に優れる
ＣＤは音をデジタル化してゼロイチの信号として記録
赤いレーザー光を利用
緑のレーザー光を使うとDVD
青いレーザー光はブルーレイ
ＣＤＲは有機膜を光で焦がしてゼロイチ信号を記録する
ＣＤＲＷは無機膜に光を当てて加熱してゼロイチ信号を作る、消す
光はＲＧＢ
赤 波長長い 振動がゆっくり
緑
青 波長短
い 振動が早い
人間の目は光を見る場合と補色を見る場合がある
赤は火の色だから特に人間は気づきやすい
phは水の電気の流れやすさで判定出来る
中性が一番流れにくい
酸性は金属を溶かす
カルシウム ナトリウム マグネシウムは特に水に溶けやすい
50ppm以上で硬水？
ミネラルが少ないと軟水
ミネラルが全くないと美味しくない
ポカリスエット、アクエリアスはイオン水
過酸化水素は酸素と水になる
酸素が傷を消毒する
オゾンは酸素と似てる
殺菌漂白作用がある
鉛は毒があるが非常に使いやすい
釣り重し
ハンダ
鉛フリーは難しい
ハンダは付けたい金属部をコテで温めて、鉛を押し付ける
金属は生物濃縮される
放射能も放射線を出す金属や灰から広がる
紫は色素が高価
高貴な色
貝から取れる色素
ジーパンはインディゴブルー
日本の藍染と同じ
汚れにくい色
細くて、強い糸は
クモの糸
ミノムシの糸
糸染めは色素と金属、鉄や銅を使う
ウールは白い糸が一番強い
黒く染めたウールは糸が切れやすい
シリカはシリコンの仲間
泥の内6割がシリカ
シリコーンはシリコンの仲間
ゴムや液状になる
ゴムは硫黄を加えると強くなる 伸びやすくなる
硫黄が多すぎると、固くなる
タイヤとゴム
アントシアニン
ポリフェノールの一種
ポリフェノールは葉緑体に含まれる
紅葉は葉緑体が緑成分を作れなくなって始まる
野菜や果物は子孫への栄養と外敵から守る皮からなる
色の鮮やかな野菜は身体に良い
皮は農薬がなければ一番栄養がある
発光ダイオードは電気から光を作る
光から電気を作る太陽光電池はほぼ同じ構造
酸化チタンは光で水を分解する
水の分解する時に殺菌漂白作用がある
めっきは昔は水道水前提で作られてた
水道水中の塩化物イオンが電子のやりとりを加速する触媒
青酸カリは胃酸と混ざると窒息で死ぬ
青酸カリは口の中までなら入れられる
一酸化炭素中毒も窒息死、死体は赤くなる
血液中の赤血球ヘモグロビンと過剰に結合して酸素を運べなくなる
力はテコの原理
支点から作用点までの距離と重さを掛け合わせる
バネはニュートンの法則
バネの伸びは重さに比例
牛乳はタンパク質が加熱で薄皮になる
牛乳を軽く温めて熱湯または、コーヒーで割る
牛乳の殺菌は低温じっくりと高温で2秒