3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池

3D 有趣實驗:鋁箔銅幣電池
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授

前言

利用廚房鋁箔紙，以食鹽水浸濕過的廚房紙巾，與一元硬幣，就可以組成一個微型電池，讓音樂電子鈴發出聲響。實驗原理主要是鋁箔上的鋁發生氧化，形成鋁離子，而沾濕食鹽水中紙張中的水中的氫離子，還原成氫氣，放出電子，由銅那一端接受電子。因此，鋁箔銅幣電池，鋁箔為負極釋放電子，銅幣為正極接收電子，在銅幣端有氫氣生成。化學反應方程式如下:

2Al (s) + 6H₂O (l) → 2Al(OH)₃ (s) + 3H₂ (g)

實驗影片

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藥品與器材

1. 量杯
2. 攪拌棒
3. 食鹽
4. A4 紙一張
5. 鋁箔
6. 小夾子
7. 一元硬幣五個
8. 小音樂鐘
9. 滴管
10. 筆
11. 廁所清潔劑稀鹽酸
12. 實驗手套

實驗步驟

1. 準備一個燒杯，將硬幣平舖在燒杯底部，加入稀鹽酸，過程中要用夾子翻動硬幣，讓稀鹽酸溶解硬幣表面的氧化物。
   
2. 浸泡好的硬幣要用清水清洗數次擦乾備用。
   
3. 準備鋁箔，將鋁箔剪成剛好如硬幣大小數個。
   
4. 準備 A4 紙，將紙剪成硬幣大小數個，並將紙片浸泡在食鹽水中備用。
   
5. 將浸泡飽和食鹽水的紙夾起來疊在一元硬幣上，紙片不要太濕。
   
6. 在硬幣的最上層再疊上鋁箔，如此便完成了五個電池。
   
7. 將製作好的電池重疊，以硬幣-紙張-鋁箔的順序不斷重疊，每一層都要疊好，避免互相接觸到，像不同層紙張不互相碰觸，不同層鋁箔不互相碰觸。
   
8. 準備音樂鐘，將紅色的線接觸硬幣部分，將黑色的線接觸鋁鉑的部分，進行測試電池是否製作成功。
   
9. 當電池減少一顆時，發現音樂速度會減慢，電池越少，音樂速度越慢；當電池減少到一顆，音樂鐘無法響起。
   
10. 若需要較大的電量，可以將錢幣接觸平鋪排成一片，墊一張大張沾濕食鹽水的廚房紙巾，再放上一大張鋁箔紙，就可以提供較大的電流。

教學提示

1. 準備的硬幣要越新越好，可以節省清潔硬幣的時間。
2. 本實驗如果不食用食鹽水，亦可以使用食用醋來替代。
3. 音樂鈴聲裝置有些會有正負極之分，因此注意正負極的連接方式。

安全

• 清洗硬幣的過程中可能會接觸到稀硫酸，要戴上實驗手套操作。

廢棄物處理

實驗中使用的稀鹽酸，應先以大量的水稀釋後，再到至於水槽中。

參考資料

1. 邱美虹、林世洲、湯偉君、周金城、張榮耀、王靖璇（2005）。科學創意實驗書。臺北市:洪葉文化事業有限公司。