葉綠素,電池

電池變變變-葉綠素電池(Chlorophyll Battery)-下

電池變變變-葉綠素電池(Chlorophyll Battery)-下
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

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然而大部分的太陽能電池使用的都是無機原料,在製造上仍不夠環保。

1991年由Michael Grätzel和Brain O’Regan開發出染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar c ell,DSSC),其概念是向大自然取經模擬樹葉進行光合作用,以葉綠素當作感光染料夾在兩極之中(陽極為二氧化鈦TiO2,陰極為白金Pt)。當照射陽光時,由葉綠素激發出自由電子進而轉成能源。DSSC不僅概念較為環保,在效能上也較一般太陽能電池來的高。

但最為大眾所矚目的不外乎是近兩年虎尾科技大學光電所教授廖重賓與其研究生所開發出來的葉綠素電池!當葉綠素吸光,使葉綠素離子化,遇水之後進行氧化還原反應產生電流。廖教授看中葉綠素的這種特性,將電池基本結構中的電解質以葉綠素取代,而陽極為脫鎂葉綠素(離子化的葉綠素)。

電池變變變-葉綠素電池(Chlorophyll Battery)-上

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國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在現代生活中,電池的使用已經是不可或缺的日常用品,舉凡手電筒、隨身聽、各式遙控器、照相機、麥克風等等都需要接上電池才能使用。

而電池的種類又可分為只能使用一次「一次電池」(一般又稱為「乾電池」)和能重複充電使用的「二次電池」或「蓄電池」。

但無論是何種電池,基本構造原理都是具有正負極,然後中間充滿電解液,經由電化學反應而產生電力。以可充電的鉛酸電池為例,正極是氧化鉛(PbO2),負極是鉛(Pb),中間的電解液是硫酸溶液(H2SO4)。放電時,由負極的鉛放出電子,形成鉛離子並與硫酸根離子結合成硫酸鉛;接著電子由外部導線流到正極與氧化鉛、氫離子反應,形成硫酸鉛和水。

反應式如下:
   負極反應(氧化反應):Pb+SO42-→PbSO4+2e
   正極反應(還原反應):PbO2+SO42-+4H++2e→PbSO4+2H2O

當兩個電極的反應物用盡時,就沒有辦法繼續進行氧化反應,電池就沒電了。但在鉛酸電池中,上述的反應是可逆的,利用外部的直流電來迫使電子由正極流到負極,重新充電,使其可以重複使用!