水果电池的利用率探究综述 当今社会电池应用的领域越来越广泛,但废电池的污染问题也接踵而至,于是五彩斑斓的水果电池的出现如星光灿烂夜空,闪烁着诱人的光芒。水果电池的应用空间是非常广阔的,但由于现在对水果电池研究的不深入,导致水果电池的利用率并不高。经过试验,我们发现可以通过控制水果电池的用量来实现效率最高化。在未来资源短缺的情况下,水果电池不仅可以为我们提供电能,而且也可以克服普通化学电池对环境的污染,应用前景光明。 一、知识准备 1.原电池。 原电池是将化学能转变成电能的装置。它利用两个电极的电极电势的不同,产生电势差,从而使电子流动,产生电流。原电池又称非蓄电池,是电化学电池的一种。其电化学反应不能逆转,即只能将化学能转换为电能。简单说就是不能重新储存电力,与蓄电池相对。 原电池的构成条件有三个:(1)两种电极材料活性不同;(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中;(3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。只要具备以上三个条件就可制成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能是化学电池。 2.金属活泼性顺序。 钾,钙,钠,镁,铝,锌,铁,锡,铅,(氢)铜,汞,银,铂,金。钾最活泼,金最稳定。电极选择氢之前和之后各一种金属。(镁没用过,易爆炸,钠爆炸剧烈。) 3.原电池应用的必备条件。 (1)直接转换成电能输出的装置;(2)金属的腐蚀与防护;(3)判断金属的活泼性;(4)加快反应速率。 4.原电池的种类。 一般按负极活性物质(如锌、镉、镁、锂等)和正极活性物质(如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等)分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大,常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型,并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池,由于其负极(锌)的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类,称为碱性锌锰电池,简称碱锰电池,俗称碱性电池。 5.水果电池的研究背景。 以色列研究人员宣布已研制出一种利用煮熟的土豆发电的有机电池,具有构造简单、可持续利用等特点。Yissum研究开发公司宣布,将推出一款基于土豆涂层的固体有机电池。这款简易的、可持续的和强大的设备能够为全球很多电力供应不足的国家带来即时的、价格低廉的电力解决方案。这块显示出高效能的电池由锌、铜电极和煮熟后的土豆片制成。土豆煮熟后的发电能力比煮熟前提高10倍左右,从而将供电时间延长至数日甚至数周。另外,毋需置疑的是,土豆电池的成本也大大低于普通商用电池。这款新型电池来源于耶路撒冷希伯来大学的相关技术开发,研究人员发现提高土豆块涂层的盐桥能力后能够通过多种方法产生电力。这种价格低廉、简易使用的绿色能源将提高近16亿欠缺基础电力设施的人民的生活。这种电能可支持照明、通信和信息传输的使用。根据成本分析数据,这种新型的电池比现有的商业电池便宜很多,比如说,它比1.5 Volt D电池便宜5倍,比Energizer E91电池便宜50倍。这种原理的照明能源也比发展中国家常用的煤油灯节约至少6倍的金钱。 6.水果电池的发电原理。 两种金属片的电化学活性不一样,其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子,由于产生了正电荷,整个系统需要保持稳定,所以在组成原电池的情况下,由电子从回路中保持系统的稳定,这样从理论上来说,电流大小是直接和果酸浓度相关的。 二、对水果电池利用率的探究 1.实验分析。 综合以上知识,得出:探究水果电池的利用率实质上是探究水果电池产生的电功率,即产生的电压电流大小。 2.实验器材。 新鲜苹果、橙子和柠檬、橙汁、铁片、铜片、锌片、200mL烧杯若干、灵敏电流计、电压表、计算器、小灯泡、导线若干。 3.实验步骤。 (1)探究电极材料与电流及电压大小的关系。①将铁片、铜片插入橙子(相距大约2cm),用导线将铜片、铁片分别与电流表或电压表的正负极接线柱相连;②记录电表读数;③将铁电极换成锌片,重新测量,记录读数。 (2)探究电解质与电流及电压大小的关系。①将锌片、铜片插入苹果(相距大约2cm),用导线将铜片、铁片分别与电流表或电压表的正负极接线柱相连;②记录电表读数;③将苹果换成柠檬,重新测量,记录读数;④将橙汁倒入烧杯中,将柠檬换成橙汁,重新测量,记录读数。 (3)探究串并联与利用率大小的关系。①将锌片、铜片按顺序分别插入3杯橙汁(相距大约2cm,用细线固定,防止接触),用导线将铜片、铁片串联,再分别与电流表的正负极接线柱相
? 水果电池正负极的判定方法探究
摘 要:同学们,我们制成一个水果电池后,如何判定这个水果电池的正负极?不少同学进行了积极的讨论,并在老师的帮助下,得出如下几种判定的方法:①选用大量程电压表进行试触,根据电压表指针的偏转方向判断出水果电池的正