另類鋅銅電池---真正不需鹽橋、可充電的鋅銅電池
一般的化學電池除了兩個電極外,需要兩個燒杯內分別放入相關的電解質及一個鹽橋內放入一種可導電但不參與反應的電解質,實在是很不方便組裝,且電流又不大。例如傳統鋅銅電池正負電極分別為3×5cm2Cu片、3×5cm2Zn片,電解質[CuSO4]=0.4M、[ZnSO4]=0.4M,鹽橋[KNO3]=1.0M時,其電流約僅2~5mA、電壓約1.0V,且不可充電,此電池無論在裝置上、功能上都不是很好的設備。
經本實驗的結果顯示另類鋅銅電池有以下優點、特色:
1.當正負電極分別為銅的相關難溶鹽固體(CuO、Cu2O、CuS、CuCl)、3×5cm2Zn片時,僅需一種電解質,不僅鹽橋真的可以移除,無須半透膜、素瓷杯,在該電解質濃度仍為0.4M下,電流即可增加至70~100mA、電壓維持在約1.1V,且可充電!
2.銅的相關難溶鹽固體電極(CuO、Cu2O、CuS、CuCl)的製備方法---燒結法是考慮學校設備、經費下所獨創、可行的製備方法!這是高一基礎化學第一章第一節化學簡史中談論火的使用與容器製作的關係,加上日常生活中焢土窯的經驗讓我們突發奇想的作法。
3.目前此充電電池在0.4 M NaOH低濃度電解液下,電池未充電即自然放電可得70~20mA穩定電流,維持時間約10分鐘(600秒),經1~3次充電後,效能不僅可維持甚至更好,電流可達80~21mA,維持時間更拉長至28分鐘(1680秒)!所以無論是在實驗時的組裝便利性亦或電池的功能如電流大小、可充電性上,都有突破性的創新改善,應可作為將來國、高中的基本化學電池的實驗之一。