3D 有趣實驗:自製鋁空氣電池

3D 有趣實驗:自製鋁空氣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

鋁箔上的鋁金屬碰到鹽水會氧化成為鋁離子放出電子，與備長炭中的氧氣接收電子發生還原變成氫氧根離子，鋁的氧化與氧的還原形成一個氧化還原反應，應由外部電路形成電池。在此裝置中，備長炭能導電當作電池的電極的一端，鋁箔紙能導電當作電極另一端，如此可以形成一個鋁空氣電池。

Al (s) + 3H₂O (l) → Al(OH)₃ (s)+ H₂ (g)   — (1)

4Al (s) + 6H₂O (l) + 3O₂ → 4Al(OH)₃ (s)    — (2)

實驗影片

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藥品與器材

1. 燒杯
2. 攪拌棒
3. 食鹽
4. 廚房紙巾
5. 盤子
6. 高品質備長炭
7. 小型風扇馬達
8. 燈泡組
9. 滴管

實驗步驟

1. 利用燈泡組先測試備長炭品質，選擇一個品質好的來做實驗。將備長炭當成一段電線，下圖左邊燈泡較亮，表示備長炭品質較好，電阻較小；右圖燈泡較暗，表示備長炭品質較差一些，表示電阻較大。
   
2. 將食鹽加入水中，調製飽和的食鹽水。
   
3. 準備廚房紙巾，利用滴管把食鹽水滴在廚房紙巾上，讓廚房紙巾沾濕飽和食鹽水當做電解液導電用。
   
4. 將浸濕的廚房紙巾包覆備長炭，盡量讓廚房紙巾服貼在備長炭上。
   
5. 用鋁箔紙包覆備長炭，鋁箔紙的長度略短於廚房紙巾，盡量讓鋁箔服貼在備長炭上，如此在氧化還原反應時，形成的電池效果會比較好。
   
6. 將備長炭電池連接風扇馬達電源，一條鱷魚夾連接鋁箔，另一條鱷魚夾連接備長炭前端。
   
7. 若使用較大的備長炭製作電池，電量會更多，能讓風扇旋轉更久。
   

教學提示

1. 風扇的馬達電阻高時會導致通電不順，此時將備長炭握得更緊實，會強化氧化還原反應，使電力增強。
2. 鋁碳電池無法使用很久，如果要再次使用，必須將備長炭清水沖洗過曬乾，並更換新的鋁箔。
3. 選擇風扇馬達時，要選擇電阻值較低的。

安全

• 當風扇馬達通電轉動時，請注意操作避免被割傷。

廢棄物處理

此實驗無特別須處理的廢棄物。

參考資料

• 実験レシピ　備長炭電池を作ってみよう! ｜YouTube。 https://www.youtube.com/watch?v=GfxP2HGrDhQ