作者:林姵妏
2022年2月,英國一群科學家使用2,923顆檸檬,開創令人振奮的歷史新頁!他們將全部檸檬切開,並在每顆檸檬的兩側插入鋅片和銅片,再將所有檸檬串接製成巨型電池,產出了2,307.8伏特(V)的電,一舉刷新先前水果電池1,521V的世界紀錄。
而2,307.8V是什麼樣的概念呢?如果你看過寶可夢裡皮卡丘的招式 – 十萬伏特,這個絕招可是打飛了火箭隊好幾百次,那大約就是五十分之一的皮卡丘電力!這樣可能還不夠清楚,以一般家用的1.5V鹼性電池為例,這個巨型電池相當於約1540顆鹼性電池串聯所產生的伏特,足以可見其產出的新紀錄是多麽激勵人心。
那究竟水果電池是如何運作的呢?快跟著本文一起進入小小發電廠的世界吧!
動手做前,先了解原理!
水果可以做成電池相信不少人都聽過,不過並不是每一種水果都可以製成電池的喔!一定是要含有果酸的水果,如檸檬、柳橙等,這是由於水果中的果酸可作爲電解質來構成導通迴路,接著再用兩個不同的金屬片當作兩端的電極,因兩金屬片之間活動性有強弱之分,使得電子會在導線中經過,因此而產生電流。
水果電池是由水果本體、兩個金屬片和導線構成的,一般是採用活動性強弱相差較大的金屬片,例如鋅片與銅片,由於鋅片的活動性較強,易失去電子,爲負極;銅片的活動性較弱,不易失去電子,爲正極。鋅片與銅片通過電解質和導線構成閉合迴路,銅片置換出果酸中的氫離子產生正電荷,鋅片失去電子產生負電荷,有了電子在導線中經過,因此閉合迴路中產生電流,如下方圖片所示。
做為Maker,當然要動手實作看看以求證了:
材料
名稱 | 數量 | 說明 |
檸檬
(檸檬為較酸的水果類,發電效率較佳,故以此為例) |
5顆 | 單顆水果電池還不足以使燈泡發亮,因此準備5顆 |
鐵釘 | 5支 | 代替鋅片作為負極 |
硬幣 | 5個 | 代替銅片作為正極 |
鱷魚夾導線 | 6條 | 測試LED燈的器材 |
1.5V LED燈泡 | 1個 | |
美工刀 | 1把 |
製作流程
第一步:放入正負極
將檸檬用美工刀劃開兩個合適大小,分別塞入硬幣與鐵釘,接著重複動作將剩下的檸檬也塞入,然後排成一圈。
第二步:鱷魚夾導線
將鱷魚夾的一端夾住第一顆檸檬的鐵釘,另一端夾住第二顆檸檬的硬幣,依此類推,將所有檸檬上的硬幣與鐵釘連接起來。
最後一步:測試
最後將鱷魚夾分別夾住LED燈的長短腿,測試燈泡亮起後,水果電池即大功告成!
除了LED燈,亦可接上萬用電表來檢測發電效率,一顆檸檬的電壓大約為0.9V,故將5顆檸檬串聯使電壓增加,此外,也可以用來檢測其他水果或其他種類的金屬片所產生的電流差異,甚至是插入的深度對產生的電流有什麼影響,歡迎大家DIY研究一番囉!
熱血後的省思
創下世界紀錄之後,這群科學家與一同參與這項計畫的教授更進一步合作,嘗試為卡丁車比賽提供動力,但很可惜,功率還不足以為卡丁車本身供電,僅能啟動比賽所需的煙火系統,也算是為這項世界紀錄增添樂趣。
接著許多人的關注焦點便是這龐大數量的檸檬該何去何從呢?ReFood是一家藉由廢棄食物來產生再生能源的英國公司,使用後的檸檬都交由ReFood加工處理,他們使用Anaerobic Digestion Method(厭氧消化法,類似於工業規模的堆肥),進一步精煉再生能源後,輸入國家天然氣網中供給民生用電,而在發電過程中剩餘的液體會被製成生物肥料,供當地的農業和農場使用。
值得一提的是,降低碳排放與解決氣候危機是當今世界最大的挑戰之一,而電池的使用在減少碳排放方面扮演了重要的角色,這次的熱血嘗試也凸顯出使用新能源來達成零碳排放目標的可行性,以及能源儲存的重要性,或許現在看來會覺得水果電池要能當作能源有些荒唐,但科技日新月異,或許在不久將來,一些應急充電設備中會出現「水果、飲料、果凍」等的電池產品喔!
(圖片與參考來源請見:Lemon Battery)
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