流 言 現 場
自從西元1800年左右,義大利人--伏特發明了電池後,電池就成為當代便利生活不可或缺的物品…
不過,你知道嗎?乾電池中由於含有鉛、鋅、鎘和汞等重金屬,因此一但被任意丟棄,就可能會對環境造成永久的破壞。
所以,如何尋找對環境無害的有機電池,便成了當下重要的課題!
而神奇的是,在近來流傳的網路影片中,居然出現有人把大量的檸檬和柳丁串接在一起…
緊接著連接上手提音響和小型機器人之後,就讓它們充滿電力,可以開始播放音樂、甚至開始跳舞!這…難道就是科學家們尋覓已久的有機電池嗎?
此外,據聞在台灣,早已有學者發現,不管是樹葉、還是路邊的雜草,只要是含有葉綠素的植物,其實都具備發電的能力!
而且這種用植物製造出來的電池,它的電力可是足以讓一盞腳踏車投射燈24小時不間斷地,持續照明九天以上!
這麼多神奇有機電池的流言,到底是真是假?
為了拯救人類的未來,小兵和蔓蔓,趕快替我們把問題弄清楚吧!
校 園 調 查 局
馬上來到台中市忠明高中,請教同學們的看法!
請問:「據說我們平常吃的食物,竟然不用燃燒、也不用發酵,就可以拿來發電,讓電器順利運作?這是真的嗎?」
哇!結果忠明高中的75名同學中,竟然只有少少4名同學,不相信食物可以直接拿來發電!
既然如此,小兵和蔓蔓,趕快出發替大家找出真相吧!
流 言 大 追 擊
水果能發電嗎?
把一大堆檸檬、柳丁連接在一起,就能讓音響播放音樂、機器人扭動身體嗎?
小兵和蔓蔓特別邀請了國立台灣科學教育館的 張榮桂 老師,準備一起做實驗啦!
老師告訴我們,水果如果要發出電力,就得跟一般乾電池一樣,有正極和負極讓電流流通。
而且正負極還得是兩種不同的金屬:例如鋅片和銅片,才有辦法產生電力喔!
這樣的說法到底正不正確?就讓小兵和蔓蔓來驗證看看吧!
檸檬裡有電嗎?
實驗組:分別插上兩種不同金屬 ─ 鋅片和銅片的檸檬。
對照組:插上兩種相同金屬 ─ 鋅片的檸檬。
立刻用三用電表來測試看看,哪一組檸檬會產生電力?
結果─
天哪,平平都是檸檬,竟然插著相同金屬的檸檬完全沒有電
而有不同金屬的檸檬卻有0.91伏特的電壓?
難道是這兩個插在檸檬上的鋅片和銅,發揮了什麼神奇的力量嗎?
《檸檬發電的原理》
原來檸檬能夠發出電力,是因為檸檬中含有檸檬酸等可以導電的物質,所以可以當做電解液。
最重要的是,由於鋅的金屬活性比銅大,所以當鋅片一接觸到檸檬時,檸檬中的氫離子就會開始將鋅溶解成鋅離子,並讓鋅釋放出自由電子。
如此一來,電子就會經由導線流向銅,並在銅片處和氫離子結合成為氫氣,形成一個完整的電流迴路囉!
不過…雖然用三用電表測出電壓,但是沒看到檸檬讓電器運作,就是覺得不太可信!
蔓蔓因此拿出一個用電量很小的液晶時鐘,打算看看檸檬能不能讓它運作!
根據老師的說法,由於一顆檸檬的電量比較低,所以大概串聯三顆檸檬,就能讓蔓蔓的小時鐘開始運作,這是真的嗎?
太神奇啦!
小小的三顆檸檬不但讓小時鐘開始顯示數字,甚至還持續運作了半小時以上!噢,大自然實在是充滿了奧妙啊!
舉一反三:既然檸檬可以發電,那其他的蔬菜水果是不是也能產生電力呢?
發電大考驗!
為了找出除了檸檬之外,還有什麼蔬果可以發電,小兵和蔓蔓準備了:
1、飲料類:水、提神飲料
2、蔬果類:馬鈴薯、番茄、蘿蔔、木瓜
3、匪夷所思類:飯糰、豬肉
除此之外,為了跟檸檬比較,他們每種食物都準備三份,串聯在一起後,看看能不能讓小時鐘動起來!
結果揭曉!
啟動小時鐘的有:自來水、提神飲料、馬鈴薯、番茄 和 胡蘿蔔!
最有趣的是,連把飯糰串聯起來,也會有電!
沒有啟動小時鐘的:豬肉、水梨!
不過這可不代表豬肉和水梨就完全沒辦法發電喔。老師拿出三用電表測量豬肉後,三用電表果然顯示豬肉是有電壓的!
這是為什麼呢?
原來大部分的食物裡,都含有鈉、鉀、鎂、鈣、磷等礦物質離子,所以都能產生電流!只不過因為離子濃度不同,電流量也會有大小差異。所以在我們的實驗中,才會有些食物可以啟動小時鐘,有些食物卻沒有辦法做到喲!
啟動機器人的檸檬電池?
檸檬真的可以發電!
那不多說,趕快照著網路影片,串接60顆檸檬,看看能不能讓可愛的小機器
開始運作!
我串我串我串串串!把60顆檸檬串好之後,接上機器人。
結果─
機器人竟然動也不動!跟網路上運作自如,走路搖頭晃腦的可愛模樣比起來,也差太多了吧。
這是怎麼一回事阿?
老師來解答:再怎麼說,蔬果裡面的離子,其實含量都不高,所以就算串聯並聯,增加電壓和電流以後,也很難真的推動功率大的電器。
例如,我們實驗用的機器人,功率約1.5瓦
一顆檸檬的功率約0.075毫瓦
所以大概需要二萬顆檸檬才能啟動機器人!
那如果是一台10瓦的音響,就得要十三萬顆檸檬才能讓它運作!
啥米!竟然要上萬顆檸檬,才有可能啟動音響和機器人,顯見網路影片做假的嫌疑很大喲!
不過,小兵蔓蔓豈會這麼容易放棄!就算沒辦法啟動音響和機器人,至少也要能啟動這個看起來比較不費電的LED反光條吧!
啟動LED反光條的檸檬電池?
Q:要連接幾顆檸檬,才能啟動這個LED反光條呢?
A:1、首先要知道串聯跟並聯的差異:我們可以用水流比擬電流的性質,當電
池串聯時,會讓電壓增加,電流則不會改變。
而並聯則是會加大電流,讓電壓維持一定。
2、而這個反光條的電壓需要3V、電流則大概3毫安培就會有相當的亮
度。
3、所以想用檸檬推動LED反光條,就得串聯8顆檸檬,達到3伏特的電
壓。同時也須有15組並聯,讓電流成為3毫安培。
也就是說,總共需要120顆檸檬,才有辦法讓LED反光條發亮!
那麼,辛辛苦串接完120顆檸檬後,結果如何呢?
謝天謝地啊!總共費時四、五個小時才製作完畢的120顆檸檬電池,終於順利讓LED燈亮起來啦!
可是…怎麼才亮8分鐘左右,燈光就開始一下亮、一下不亮的,感覺超不穩定!等到11分鐘後,情況更糟,幾乎是看不見任何燈光啦!
讓我們算一算:
120顆巨大檸檬電池的成本:
【( 2元 / 檸檬 ) + ( 10元 / 鋅銅片 )】 * 120 組 = 1440 元
使用時間:
LED反光條發亮11分鐘
結論:
水果電池的電力極小,似乎不具經濟效益。
路邊雜草會發電?
既然蔬果電池沒有想像中神奇,甚至還有點不切實際,那麼趕快接下來看看,關於綠色植物裡面的葉綠素,也能拿來讓腳踏車燈泡發亮的傳言,真實性又有多少呢?
你知道這件救生衣上的LED燈,為什麼碰到水還能不短路,竟然持續發光?
答案就是:LED燈安裝了葉綠素電池!
而這個全球獨一無二:葉綠素電池的發明者,就是:國立虎尾科技大學 廖重賓 教授!
〈葉綠素電池究竟是什麼?〉
教授告訴我們:葉綠素電池的成分,除了綠色植物裡的葉綠素外,大部分都是可以吃的食物。
所以葉綠素電池有價值的地方,就是它完全不需要金屬,它的正負極和電解質全部都是天然有機的,不會污染環境。
〈葉綠素電池的原理又是什麼呢?〉
其實就跟不小心炒菜炒太久時,蔬菜會變成黃褐色有關。因為葉綠素在加熱或加酸時,容易釋放出「鎂」離子,變成能量比較低的「脫鎂葉綠素」!
所以,不像水果電池是利用不同金屬間的活性差異,來產生電流。
葉綠素電池是在加入「水」以後,讓「葉綠素聚合物」能夠作用成為「脫鎂葉綠素」,好將這個過程中釋放出的能量,拿來轉換成電能喔!
所以,「水」是啟動葉綠素電池的關鍵元素,碰到水的葉綠素電池不但不會短路,還會產生電力喔!
也就是說,除了救生衣上的LED燈碰到水會發亮外;如果去登山,手電筒突然沒電的話,只要撒一泡尿、或是用任何的液體,就能讓葉綠素電池恢復電力,完全不用擔心電池突然沒電喔!
〈葉綠素電池有可能啟動功率比較大的電器嗎?〉
小兵拿出一個電壓1.5伏特的小風扇,接上一顆葉綠素電池後…
Bingo!風扇開始運轉!
不只如此,教授告訴我們,因為實驗室階段的葉綠素電池電流比較小,因此若是使用4顆電池,電風扇不但會運轉的更快,還能連續運作12個小時!
而且,如果把這些電池拿來供電給電流量比較小的腳踏車LED燈,甚至還能連續亮個一星期!
最重要的是,葉綠素電池的成本,竟然只有三塊錢以下!看來跟檸檬電池比起來,這個葉綠素電池顯然是實用多啦!
不 可 不 知
A:根據我們的實驗,無論是檸檬、水還是馬鈴薯、豬肉等食物,都能發出電力!
B:蔬果可以發電的原因,是因為它們裡面含有可以導電的電解質。但是如果沒有兩種活性不同的金屬來當正極和負極,電流是不可能產生的。
C:我們實驗發現,即使串聯和並聯120顆檸檬,還是只能讓電壓3V的LED反光條亮十幾分鐘,可見蔬果電池的電量真的很微弱。
D:如果沒有好好回收處理乾電池,裡面的金屬不僅會危害人體,也會危害環境。所以像葉綠素電池這樣的環保有機電池,值得我們繼續研究和關心。
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