2021年5月18日 星期二

鹽水發電新能源


        能源危機可是目前全世界的重大議題,所以在推動STEAM的教育中也會強調尋找替代能源(再生能源)的重要性,尤其臺灣在這近的一週內就大停電二次,更讓我們覺得這個話題的迫切性…  

       前陣子老師我花了一些大洋買了某家的鹽水動力車產品,就是號稱加鹽水就可以產生動力(電子)的意思,我把買來的盒裝原封不動就交給小朋友組裝(要他們自己看說明書,自己上網找資料),結果有組好喔!真的加鹽水就會跑了!


        在這篇文章中,我們就來釐清這個現象,雖然老師我專長也不是物理化學,不過這個時代知識來自四面八方,去搜尋就有!從商品提供的說明也可以有所瞭解,原來水還可以利用另一方法產生能源,這就是用鹽和水來造出「鹽水發電」。

        查了網路上的資料:(https://www.pcmarket.com.hk/%E9%B9%BD%E6%B0%B4%E7%99%BC%E9%9B%BB%E6%96%B0%E8%83%BD%E6%BA%90/金屬能夠導電,是良好的導電體,原因是金屬含有可「自由走動」的電子,自由電子由一種金屬逃走到另一種金屬的過程就會產生電子流動,稱為電流。

以金屬鎂為例,鎂的原子核中有 12 粒正電荷粒子,同時有 12 粒負電荷粒子(電子)繞著原子核,最外層有 2 粒電子與原子核的吸力弱,容易從金屬中「逃出來」,就如金屬在「放電」。

        當兩種不同的金屬放在一起時,會有自由電子由一金屬走到另一金屬,但是不是持續的,難以產生大量及連續的電子進行流動,所以需要第三媒介來引導自由電子持續流動,鹽水就能擔當此角色。

        所以我們檢視一下,這部鹽水動力車的供電部份:

空氣極(也就是碳片)

鎂合金片

不織布(用來滴鹽水保濕)
        發電的原理:把不織布放在碳片上滴幾滴鹽水(濃度要超過20%),再把鎂合金片靠上去


        我們使用三用電表來量一下是否產生了電~真的有電了,像這樣的裝置大約可以產生1.7V的電力,足以讓小小的馬達轉動了…

※查一下化學元素表,鎂是12,而碳是6,兩種金屬比較之下,鎂的氧化活性較高,碳的氧化活性較低,故此鎂合金片會當負極,而碳片為正極,浸過鹽水的不織布成為電解質的鹽橋,鎂合金片和鹽水接觸使鎂合金片釋出電子,形成鎂離子的自由電子,自由電子從鎂經過電路到達碳片,電子移動的過程中產生電流。
※放在車子上接觸馬達的正負極,馬達就動啦!車子就跑啦!


※這個話題其實還可以再研究,這次我用調了很濃的食鹽水,產品說明書中說20%的鹽水就可以了,可以做一個實驗設計→不同濃度鹽水是否會產生不同的電力及持續力,再來就是開擴性的想法,有電之後不一定是做車子,也可以用在別的設計上…像是停電時滴鹽水就亮起來的照明灯之類的,哈!
鎂片用過之後會氧化,刮掉後可重覆使用

其實很單純就是馬達的正負極,做漂亮點賣相好

※這車體的部份,我想著之後再改裝成接Micro:bit之類的控制板也可以玩一下,不過大概只能向前跑向後跑,而且接上3.7v的16340後,馬達會轉得很快,應該是不會燒掉啦!
把馬達線拉出來用16340給電



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