铅笔及铝罐发电，本文主要内容关键词为：铅笔论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
目的与思路
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后，以家居废物代替燃油发电，研制一枚符合环保理念的电池。
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。
制作过程
在确立了目标后，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本，则选用了稀释氢氧化钠和氯化钠（食盐）为混合电解液。最后经过不断改善设计，缩减电池的体积，以符合便于使用的原则。
1.迷你燃料电池的探究
此电池使用醇作燃料、氧气为氧化剂、氢氧化钠为电解液，化学作用如下：
正极：O[，2]+2H[，2]O+4e[-]→4OH[-]
负极：RCH[，2]OH+2OH[-]→RCHO+2H2[，2]O+2e[-]
以不同的醇作研究，结果显示乙醇是最高效的燃料。
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，再把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（见图1）。
图1
在考虑安全性及所能产生的电流大小后，选定了0.1M氢氧化钠和1M氯化钠做混合电解液以达到最佳效能，两电极的反应如下：
炭正极：2H[，2]O+2e[-]→H[，2]+2OH[-]
铝负极：Al+4OH[-]→[Al（OH）[，4]][-]+3e[-]
其后，我们不断改善它的设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，接上数支笔芯作阴极，并以弃置的塑料盒盛载混合电解液，便制成运作成本只需约￥0.20的电池，它产生的1.46伏特电压和0.23安培电流（见图2），足以供闹钟等微型电器正常工作50小时以上。
图2
此电池既环保又廉价，达到了我们以家居废弃物来发电的目的，希望将来可配合工业技术，广泛地应用。
专家评语
这项发明在第十八届全国青少年科技创新大赛中获得一等奖。利用常见的废弃物，即铅笔和饮料易拉罐进行环保型电解电池的设想，并对电解液组成、电极的创作及电池性能进行了比较到位的研究，作品成本低廉，性能良好，达到环保和废弃物循环再用的目的，具有先进性、实用性，以及推广前景。