02.10.19
                      EHC(Electronics Hobby Circle)
                                   林 正幸

 「ソーラー」がまわる

     手づくり燃料電池

A あらまし

 パラジウムを触媒にした燃料電池キットが市販されている。しかし残念ながらソーラー
モーターをまわすだけのパワーがない。そこでアイデアが浮かんだ。
(1)目の細かい面積が大きいニッケル網にパラジウムめっきをする。
(2)塩ビ板で気体を入れるつば付き平箱をつくり、ふたの代わりにめっきしたニッケル
網を張る。
(3)網にクッキングペーパーを被せて水酸化ナトリウム水溶液(1mol/l)を染み込
ませれば気体はほぼ閉じこめられる。
(4)このような2つを重ねて、水素と酸素を吹き込む。
 手間取ったのはパラジウムめっき。処方の無電解めっきではパラジウムが黒色に付かな
い。そこで電解めっきに切り替えたらうまくできた。
 そして組み立ててみると、いきなりソーラーモーターがまわって大成功。そのときの電
流は24mAである。なお起電力は0.74V(2作目は0.86V)である。
 ニッケル網を張った平箱は水洗いするが、水酸化ナトリウム水溶液が染み込んだクッキ
ングペーパーに2日間付着していても、パラジウムのはたらきは低下しない。なお2ヶ月
を経てから再び組み立てても変わりなくはたらく。
 この燃料電池の反応式は次のようであり、全体としては水素が燃焼して水になる反応に
なっている。
    負極:2H2 + 4OH- ―→ 4H2O + 4e-
    正極:4e- + 2H2O + O2 ―→ 4OH-

B 器 材

[a]材 料
・ニッケル網(200メッシュ 200×200mm @1500円)  2枚

                  - 1 -

・塩化パラジウム PdCl2(1g @5000円)  0.60g
・0.5mm透明塩ビ板(300×710mm)   1枚
・白色ビニールテープ(良質のもの)
・クッキングペーパー
・水素、酸素(簡易ボンベ)
・水酸化ナトリウム水溶液(1mol/l)
・ソーラーモーター

[b]器 具
・濃塩酸
・黒鉛棒(30cm)
・乾電池   6V
・1[l]ビーカー
・マグネチックスタラー
・エタノール、希硫酸(1mol/l)
・ニクロム線リニア加熱器、スライドトランス
・サインペン、定規、万能はさみ

C 製 作

[a]パラジウムめっき
(1)1[l]ビーカーに水1[l]を入れ、塩化パラジウム0.30gと濃塩酸0.6
mlを加えて、透明になるまでマグネチックスタラーで20分ほどかき混ぜる。
(2)図のように、ニッケル網をビーカーの内壁に沿って差し入れて陰極に、黒鉛棒を陽
極にして6Vの乾電池につなぐ。黒鉛棒から発生する酸素の泡がめっきの進行の目印にな
る。
注意:ニッケル網は汚さないようにする。必要なら、エタノールと希硫酸で洗浄する。
(3)3分ほどしたら、ニッケル網の飛び出している部分と上下入れ替えて、再び数分め
っきをする。ときどきめっき液をかき混ぜる。網は黒色になり、水溶液はやまぶき色から
黒ずんだ黄色になる。
(4)ニッケル網は指でこすらないように静かに水洗いして、しばらく乾燥して、パラジ
ウムを固着させる。
(5)同様に、新しいめっき液で、もう1枚のニッケル網をめっきする。

                  - 2 -


    

[b]つば付き平箱
(1)図のように、塩ビ板に展開図を描き、切り取る。
注意:ボンベのストローを差し込む穴と、ニッケル網にクリップをかませる切り込みを忘
   れない。

    

(2)リニア加熱器を利用して平箱2つと、テーブル8つを作成する。ビニールテープで
平箱を固定し、ニッケル網がたれないように、テーブル4つずつもビニールテープで固定
する。
参考:平箱1つの体積は18×18×1=324[cm3

参考:ニクロム線リニア加熱器
(1)図のように、厚みが1cmほどの板の横にくぎを3本打ち付け、0.2mmニクロム線を張る。そのときばねをはさんで加熱時にニクロム線がたるまないようにする。
(2)加熱したい長さにクリップコードをかませ、スライドトランスにつないですこし赤
熱されるまで電圧をかける。

                  - 3 -


    

(3)塩ビ板の折り曲げたいところに線を引いておき、板に乗せる形で、ニクロム線の数
mm上にかざす。
(4)塩ビ板を上下に曲げてみて、ほどよく軟らかくなったら、板から放して手早く折り
曲げて冷めて固まるのを待つ。
(5)工作手順を考えて作業する。

[c]組み立て
(1)それぞれの平箱にニッケル網をビニールテープで張り付ける。水素などを吹き込ん
だときに、空気が逃げられるようにテープは部分的に貼る。
注意:ニッケル網がこすれたりして、はげないようにする。
(2)それぞれに21×21cmに切ったクッキングペーパーを被せ、1mol/l水酸化
ナトリウム水溶液をピペットでまんべんなく染み込ませる。
注意:一気にかけると箱の中に落ちる。
   手などに水酸化ナトリウムが付いたらすぐ水で洗う。
(3)ストローを差し込む穴を手前にして、クッキングペーパーが重なるように合わせ、
切り込みの部分でニッケル網にクリップをかませ、ソーラーモーターにつなぐ。
(4)水素と酸素を吹き込む。
注意:「上を水素」などと決めておく。ちなみに水素の方が負極である。
参考:ボンベにキャップをはめるときは、ストローとキャップをセロテープで貼り付け、
   ストローの先を指で押さえながら、キャップを押し込む。
(5)終わったらニッケル網は平箱に張り付けたまま水洗いして乾燥する。
参考:クッキングペーパーを挟んで2つの平箱を重ねて保管する。

備考:塩化パラジウムが急騰している。

                  - 4 -

追記
1.実際には酸素側の箱は不要なので、その後こちらはつばにテーブル8個を固定する形
に改良した。
2.クリップと金網で電極どうしがショーとしていると、水素を吹き込んだとき電気火花
により爆発することがある。
3.実験操作は次のように改訂している。
(1)足の付いた枠にパラジウムめっきしたニッケル網を張り、平箱に別のパラジウムめ
っきしたニッケル網を張る(実際にはそうなっている2種のセルを準備する)。
(2)それぞれに1mol/l水酸化ナトリウム水溶液を染み込ませたクッキングペーパー
を載せる。(平箱はふたをしたようになる)。
参考:プラ板にペーパーを置き、水溶液40mlをかけて染み込ませ、網に被せてプラ板
   を外し、網との接触が悪い部分に水溶液5mlを追加する。
(3)両者をペーパーが合わさるように重ね、それぞれのニッケル網をクリップコードで
ソーラーモーターに接続する。
参考:始めは平箱の方を下にしてもう一方を重ね、洗濯ばさみで留めてひっくり返す。
(4)平箱の中に水素を吹き込む。
参考:クッキングペーパーはホウ酸で中和処理する。

追記2
 野曽原さんが、めっき法を改良して性能が飛躍的に高い燃料電池を開発しました。それ
は、ステンレス網をビタミンC入りの塩酸で処理してからパラジウムめっきする方法です。
(04.12)


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