アルミニウム空気電池は、
簡単に自作できる教材としては優れているが、アルミニウム金属を材料とする点で、
電気を効率よく貯めているとは言えないようだ。
アルミニウム空気電池の副産物であるアルミニウム水酸化物などを
回収して金属アルミニウムに戻すのに電気が大量に必要だからという理由がある。
二次電池化して充電できるアルミ空気電池電池も一部開発されているようだが、
高度すぎて真似できない。
電圧を上げようとするのは材料的に難しい。
電流を上げるためには、シャープペンシルを使っている限り炭素の表面積は一定である。
アルミニウムの表面積を増やすことがカギになると思って、
アルミをたくさん使ってみても電流は伸びない。
炭素棒ではなく、銅箔を正極にする方が
電流は多く流れる。
つまり、アルミ空気電池よりもアルミ銅電池の方が、電流が稼ぎやすい。
１）硫酸銅と塩酸の溶液に亜鉛と銅箔を突っ込んで電池にすると、銅が正極の電池になる。
２）硫酸銅と塩酸の溶液にアルミ箔と銅箔を突っ込んで電池にすると、銅が正極の電池になる。
３）硫酸銅と塩酸の溶液に炭素（シャープペンシル芯）と銅箔を突っ込んで電池にすると、銅が負極の電池になる。
４）硫酸銅と塩酸の溶液に炭素（シャープペンシル芯）とアルミ箔を突っ込んで電池にすると、アルミ箔が負極の電池になる。
以上の電池を酸化還元電位を基にまとめると、
アルミ、－１．６
亜鉛、－０．７
水素、０ 標準水素電位（Ｖ)
銅、＋０．３
ヨウ素、＋０．５
酸素、＋１．２
という文献値がある。
＋Ｃｕ／Ｚｎ－（１．０Ｖ）
＋Ｃｕ／Ａｌ－（１．９Ｖ）
＋Ｏ２／Ｃｕ－（０．９Ｖ）
＋Ｏ２／Ａｌ－（２．９Ｖ）
という電池特性を計算上はもつ。
銅は正極になったり負極になったりするが、
アルミは常に負極です。卑金属だからね。
昨日は、空気アルミ電池が電圧を稼ぐときには一番いいと思えたけれど、
電流が欲しいときには、電極面積が大きくしやすいアルミ銅電池もいいね。
素焼きで仕切ってるとダニエル電池風で電圧が稼げる。
仕切らずに溶液で電池を組むとボルタ電池風で簡単。
電解液でティッシュを湿らせて電極で挟み込むことも簡単に乾電池風にできます。
酸化剤であるＨ２Ｏ２を電解液に混ぜるのが、簡単にできる電流アップ法。
http://sai.ooiso.net/r19/990818/000.html
備長炭と銅で実測０．４８Ｖ
備長炭とアルミで実測０．９８Ｖ
銅とアルミで０．５１Ｖ
というデータが載ってました。
電圧は、アルミ空気が一番大きいというのは理論とも私の実験とも一致してます。
電解質では、ＯＨ－とＨ＋は特に大きな働きをします。
中性とアルカリ性と酸性では、輸率変わります。
中性でもっとも低くなって、電流が流れにくいです。
銅アルミ電池では食酢や塩酸では電流値が大きくなります。
銅が析出してアルミが溶けるという単純な機構を考えると、
酸によってアルミが溶けやすくなるんでしょうね。
アルミを溶かすには出来たら酸化性の酸にしたいところです。
これもＨ２Ｏ２を加える理由でしょう。
両性金属のアルミを溶かすには、アルカリにする方法もあります。
電解液にＫＯＨ，ＮａＯＨを使うのもアルカリ電池としていいのかもしれません。
アルカリの方が扱いが難しいので、
酸性電池を作る方がよさそうですね。
いずれにしてもｐＨが７から遠いところで電解質が働きやすいというのも
電池特性と関係してますね。
2023年3月
寒天で炭素粉と塩水を固めて電池自作していた。
