０４．４
林 正幸
簡単燃料電池
解 説
［１］生徒が簡単に実験できる燃料電池を次のように工夫してみた。炭素電極で水の電気
分解をするとプラス極（陽極）では酸素が発生して一部が電極にに吸着される。またマイ
ナス極（陰極）では水素が発生してやはり一部が吸着されて、燃料電池ができ上がる。
炭素板を使う場合は、クッキングペーパーをはさみ、炭素棒を使う場合はそれを巻き付
けて、水酸化ナトリウム水溶液を染み込ませる。
炭素板は単独で、炭素棒は２セットを直列に接続して、手まわし発電機で１、２分ほど
電気分解する。後者ではそれぞれの水溶液が連結しないことと、終わるときに発電機をま
わしながらクリップを外すことが注意事項である。
そして前者ではメロディテスターを接続すると音楽が流れ、ソーラーモーターが回って、
電池ができていることが確認できる。後者ではモーターを駆動する能力はない。いずれも
電圧が１.５Ｖほどになる。
［２］水素側の電極では、水素が次のように電子を与える。
４ＯＨ- ＋ ２Ｈ2 ―→ ４Ｈ2Ｏ ＋ ４ｅ-
これに対して酸素側の電極では酸素が次のように電子を奪う。
４ｅ- ＋ ２Ｈ2Ｏ ＋ Ｏ2 ―→ ４ＯＨ-
全体としての反応は水素が燃焼する場合と同じである。
２Ｈ2 ＋ Ｏ2 ―→ ２Ｈ2Ｏ
参考：水素を使う燃料電池の電極での反応式はその種類によって異なるが、全体としての
反応式は同じである。
準 備
（炭素板を使う場合）
炭素板（１７０×４０×５ｍｍ ターミナル付き） ×２
クッキングペーパー（５×１４ｃｍ） ×２
バット
１ｍｏｌ/ｌ水酸化ナトリウム水溶液、５ｍｌピペット
手まわし発電機
メロディテスター
ソーラーモーター、クリップコード
廃棄容器（バット）、ピンセット
（炭素棒を使う場合）
炭素棒（直径４.５ｍｍ、長さ２０ｃｍ） ×２
クッキングペーパー（１５×２０ｃｍ） ×２
ビニタイ（６ｃｍ） ×４
食品トレイ ×２
１ｍｏｌ/ｌ水酸化ナトリウム水溶液、５ｍｌピペット
クリップコード
手まわし発電機
メロディテスター
廃棄容器（バット）、ピンセット
操 作
（炭素板を使う場合）
（１）バットの底を上にして炭素板を乗せ、クッキングペーパー２枚を被せ、１ｍｏｌ/ｌ
水酸化ナトリウム水溶液１４ｍｌを染み込ませる。
（２）もう１つの炭素板を乗せて手まわし発電機に接続し、２分ほど電気分解をして、す
ぐに発電機のクリップを外す。
参考：たとえば上の炭素板をプラス極になるように決めておく。
（３）そしてメロディテスターを接続する。
注意：テスターは極性があるので、プラス（赤コード）をプラス極に接続する。
（４）続いてソーラーモーターを接続する。
（５）終わったらクッキングペーパーは廃棄容器に捨てる。
参考：事後にクッキングペーパーはホウ酸で中和処理する。
（炭素棒使う場合）
（１）１本の炭素棒にクッキングペーパーを巻き付けていき、残り少なくなったらもう１
本も巻き込み、上下をビニタイで締めて固定する。
注意：炭素棒がペーパーからはみ出る長さを変えておくと、クリップをかませ安いし、た
とえば長く出ている方がプラス極と決められる。
（２）別々の食品トレイに寝かせ、それぞれ１ｍｏｌ/ｌ水酸化ナトリウム水溶液１２ｍｌ
ずつを染み込ます。
（３）クリップコードで２つを直列にし、手まわし発電機に接続する。
（４）１分ほど発電機をまわし続けて電気分解をし、まわしながら接続を外す。
（５）そしてメロディテスターを接続する。
注意：テスターは極性があるので、プラス（赤コード）をプラス極に接続する。
（６）終わったらピンセットで押さえて炭素棒を抜き取り、水洗いする。
注意：炭素棒を折らないようにする。
（７）クッキングペーパーは廃棄容器に捨てる。
参考：事後にクッキングペーパーはホウ酸で中和処理する。
追記１：
備長炭はパイプカッターで縦に切断できる。これも優れた電極になる。
追記２：
新しい炭素板ではよい結果が得られない。この場合は希硫酸で電流３Ａくらいで１０分
ほど、そしてプラマイを逆にしてさらに１０分ほど電気分解すると、表面が黒色で多孔質
になり、期待通りになる。
なおメロディテスターはくり返すと電圧が下がり鳴りにくくなるが、ソーラーモーター
はその後でもまわる。
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