鹽水發電新能源

鹽水發電新能源

一個屬於全世界的大問題就是能源危機!在 STEM 的教育議題中,很多人會強調重視學習應用可再生能源,同時又要顧及保護環境減少污染。當中水力發電和潮汐能發電,均是水所產生的可再生能源,但原來水還可以利用另一方法產生能源,這就是用鹽和水來造出「鹽水發電」。

金屬能夠導電,是良好的導電體,原因是金屬含有可「自由走動」的電子,有些金屬的電子十分活躍,在金屬原子中,最外層電子與原子核間的吸引力弱,電子容易擺脫原子核成為較自由的電子。

以金屬鎂為例,鎂的原子核中有 12 粒正電荷粒子,同時有 12 粒負電荷粒子(電子)繞著原子核,最外層有 2 粒電子與原子核的吸力弱,容易從金屬中「逃出來」,就如金屬在「放電」。

以金屬鎂為例,鎂的原子核中有 12 粒正電荷粒子,同時有 12 粒負電荷粒子(電子)繞著原子核,最外層有 2 粒電子與原子核的吸力弱,容易從金屬中「逃出來」,就如金屬在「放電」。

當帶負電荷的電子逃走後,金屬整體的負電荷便會減少,使金屬整體帶正電荷。自由電子會逃走到另一種金屬後,會令該金屬的負電荷增加,使它整體帶負電荷。自由電子由一種金屬逃走到另一種金屬的過程就會產生電子流動,稱為電流。

以鋅和銅兩種金屬為例,根據元素表的掛列鋅是 30 ,而銅是 29 ,兩種金屬比較之下,鋅的氧化活性較高,銅的氧化活性較低,故此鋅會當負極,而銅片為正極。

以鋅和銅兩種金屬為例,根據元素表的掛列鋅是 30 ,而銅是 29 ,兩種金屬比較之下,鋅的氧化活性較高,銅的氧化活性較低,故此鋅會當負極,而銅片為正極。

增加電流產生

按上述情況,當兩種不同的金屬放在一起時,會有自由電子由一金屬走到另一金屬,但是不是持續的,難以產生大量及連續的電子進行流動,所以需要第三媒介來引導自由電子持續流動,鹽水就能擔當此角色。

食鹽(氯化鈉)加上水就能夠分解成帶負電荷的氯離子和帶正電荷的鈉離子,這令鹽水中包含大量帶電荷的自由離子,所以能導電。

食鹽(氯化鈉)加上水就能夠分解成帶負電荷的氯離子和帶正電荷的鈉離子,這令鹽水中包含大量帶電荷的自由離子,所以能導電。

能夠用自由離子來導電的物質稱為「電解質」,而鹽水就是能夠令自由離子持續由一金屬流動至另一金屬的電解質,鹽水可使金屬間產生電流。

能夠用自由離子來導電的物質稱為「電解質」,而鹽水就是能夠令自由離子持續由一金屬流動至另一金屬的電解質,鹽水可使金屬間產生電流。

當把鋅和銅兩片不同的金屬片成為電極,並浸在鹽水中的並連接電路,電子較活躍的一方「鋅」便會放電。電子沿電線走向另一端電極「銅」,並為途經的裝置摩打提供電力,使摩打轉動,鋅在放電過程中被氧化。

當把鋅和銅兩片不同的金屬片成為電極,並浸在鹽水中的並連接電路,電子較活躍的一方「鋅」便會放電。電子沿電線走向另一端電極「銅」,並為途經的裝置摩打提供電力,使摩打轉動,鋅在放電過程中被氧化。

玩具鹽水車原理

神奇的鹽水車玩具不用外加電池,只要滴上鹽水,車子就能夠動起來,食鹽水就是當中的電解質,利用不同金屬的氧化過程產生電力。不論是哪款鹽水車,它們的鹽水電池都是由鎂合金片、不織布和空氣極所組成,而空氣極是利用碳片。根據元素表的掛列鎂是12,而碳是6,兩種金屬比較之下,鎂的氧化活性較高,碳的氧化活性較低,故此鎂合金片會當負極,而碳片為正極。

玩具鹽水車外觀可以不太一樣,動力是由鹽水電池提供。

玩具鹽水車外觀可以不太一樣,動力是由鹽水電池提供。

鹽水動力是利用浸潤過的鹽水的不織布成為電解質的鹽橋,使鎂合金片鹽水接觸使鎂合金片釋出電子,形成鎂離子的自由電子,自由電子從鎂經過電路到達碳片,電子移動的過程中產生電流,電流經過摩打時令摩打驅動。將兩種不同的金屬以導線連接,中間隔有可導電的物質,就能產生
電流。

利用兩種不同的金屬片,當作正負極,加上以 1:5 比例調配的鹽水,便可提供運輸工具的動力來源,亦可生成一種可簡單但豐富儲備的資源,又不會污染環境的清潔電池。

利用兩種不同的金屬片,當作正負極,加上以 1:5 比例調配的鹽水,便可提供運輸工具的動力來源,亦可生成一種可簡單但豐富儲備的資源,又不會污染環境的清潔電池。

鹽水電池都是由鎂合金片、不織布和空氣極所組成。

鹽水電池都是由鎂合金片、不織布和空氣極所組成。

鹽水動力實驗改良

透過控制鹽和水的比例就能夠改變鹽水的濃度,可以比較不同濃度的鹽水對電流輸出的影響。在實驗中可以嘗試改變溶液的種類以比較不同溶液對電流輸出的影響,同時可改變金屬片的種類以比較不同的金屬對電流輸出的影響。地球上有七成的面積是水,海水又容易取得,又能夠製成海鹽。利用鹽水或直接運用海水就能夠成為電解質水溶液,再應用不同的金屬材料為正、負電極,透過發電組合就能夠利用鹽水或海水來發電,缺點是發電電壓及電流雖然不太高,但其優點值得認識,日後或有機會加以改良。

鹽水發電現時有 LED 照明、小型收音機、通訊手機充電電力等作用,最近更有國家利用鹽水結合燃料電池來製造出鹽水汽車,又不會污染環境。

鹽水發電現時有 LED 照明、小型收音機、通訊手機充電電力等作用,最近更有國家利用鹽水結合燃料電池來製造出鹽水汽車,又不會污染環境。