不一樣的化學能源利用---廚余發(fā)酵的伏打電池

1、不一樣的化學能源利用-廚餘發(fā)酵的伏打電池壹、摘要水果電池可以用來發(fā)電，而廚餘發(fā)酵過程中可以產(chǎn)生一些離子，利用這些離子來進行發(fā)電。探討不同發(fā)酵天數(shù)、不同的濃度及不同性質(zhì)的廚餘，其水溶液的密度、酸鹼性及作為鋅銅電池的電解液時，所能產(chǎn)生的瞬間電流。發(fā)酵四週時植物性廚餘液的酸性達到最強，產(chǎn)生的瞬間電流也最強，但是，動物性廚餘產(chǎn)生的瞬間電流高於植物性廚餘，而且溶液呈現(xiàn)弱鹼性，並且散發(fā)出銨離子的腐臭味，將動物性和植物性廚餘混合在一起，並沒有加成作用，反而造成瞬間電流下降。廚餘發(fā)酵5周時產(chǎn)生的瞬間電流可達1mA，9週後就無法產(chǎn)生瞬間電流，也無臭味可作為肥料液。關鍵詞：廚餘、伏打電池、發(fā)酵貳、研究動機 有一次

2、和學長在聊天時提到水果電池的發(fā)電，我們想既然水果可以發(fā)電，那麼放在廚餘桶中的廚餘不知道可不可以發(fā)電？這個疑問展開了我們的發(fā)現(xiàn)之旅。叁、研究目的 一、不同比例混合的廚餘發(fā)酵不同天數(shù)後電流的變化 二、不同比例混合的廚餘發(fā)酵不同天數(shù)溶液密度的變化 三、混合不同水量的廚餘液其電流何變化 四、混合不同水量的廚餘溶液密度有何變化 肆、研究器材三用電表 燒杯 廣口瓶 銅片 鋅片 保麗龍 廚餘 電子天秤圖1電子天秤圖2三用電表圖3保麗龍圖4廚餘伍、研究步驟一、不同比例混合的廚餘經(jīng)發(fā)酵不同天數(shù)後電流電壓的變化 (一)將植物性廚餘和動物性廚餘及水依不同質(zhì)量混合，配置方法如表1。表1：廚餘液的調(diào)配組合編 號植物性（

3、公克）動物性（公克）水（公克）11200150252721003127050453107.510051200256140012571340758160010090165100108025100 (二)廚餘置於發(fā)酵桶中分別放置發(fā)酵21、 22 、28、35、42和63天。(三)將發(fā)酵過的廚餘溶液依次倒入燒杯，貼上標籤。(四)銅片和鋅片以保利龍固定正負極相距一公分，銅片接三用電表的正極，鋅片接負極。(五)將電極置入廚餘液中，紀錄所產(chǎn)生的瞬間電流。二、廚餘發(fā)酵過程溶液密度的變化 (一) 利用電子天平先測量空燒杯質(zhì)量。(二) 將步驟一中不同發(fā)酵天數(shù)的廚餘溶液10毫升倒入燒杯中秤重。(三) 扣除空燒杯質(zhì)

4、量後，除以體積即為廚餘液密度，用來判斷廚餘液中溶解物質(zhì)的量。三、不同廚餘液濃度產(chǎn)生的瞬間電流測量(一) 將步驟一中只有植物性廚餘和水混合的六種溶液，在發(fā)酵21天後倒出。(二)銅片和鋅片以保利龍固定正負極相距一公分，銅片接三用電表的正極，鋅片接負極。(三)將電極置入廚餘液中，紀錄所產(chǎn)生的瞬間電流。陸、研究結果與討論一、由測量結果中發(fā)現(xiàn)一開始所倒出來的原液其密度為0.8g/ml，後來經(jīng)發(fā)酵後倒出來的液體密度變大，杯底也有部分的沉澱物，亦即水中溶解的物質(zhì)越多。二、植物性廚餘液發(fā)酵的日子愈久原液密度也有增大的現(xiàn)象(如圖1)，所以我們推測這些液體所溶解的密度比水大的物質(zhì)有愈來愈多的趨勢。三、以植物性廚餘

5、發(fā)酵液充當伏打電池的電解液，以發(fā)酵5週的廚餘液產(chǎn)生瞬間電流最大達1mA，發(fā)酵不足5週或超過5週的廚餘瞬間電流都比較小(如圖2)。四、植物性廚餘發(fā)酵過程中會產(chǎn)生酸臭味道，利用廣用試紙檢測結果。發(fā)酵液在經(jīng)一週發(fā)酵，酸臭味最濃酸性也達到最強(接近橘黃色)，根據(jù)我們查到的資料，溶液中產(chǎn)生氫離子及其他分解出來的離子使得兩端電極產(chǎn)生氧氣還原反應，因而產(chǎn)生電流。五、動物性廚餘在發(fā)酵過程中發(fā)酵液的密度會先變小，然後再變大可見發(fā)酵的後段時間內(nèi)溶解的物質(zhì)有愈多的現(xiàn)象才會使得密度上升(如圖1)。六、由圖3結果可以發(fā)現(xiàn)動物性和植物性廚餘在瞬間電流的變化情形相近，動物性廚餘液仍以發(fā)酵5週時瞬間電流最大，最大瞬間電流也比

6、植物性廚餘大，以廣用試紙檢測結果為淡藍色屬弱鹼性，而且散發(fā)出腐臭味，根據(jù)查到的資料推測可能是氨氣的產(chǎn)生，而氨氣溶於水會產(chǎn)生鹼性的銨離子，使得兩端電極產(chǎn)生氧化還原反應而產(chǎn)生電流。七、若將動物性和植物性廚餘混合在一起，可能是我們使用的動物性廚餘是雞的內(nèi)臟，在相混合後並沒有加成作用，反而造成瞬間電流，而散發(fā)出的味道具有酸臭味，廣用試紙檢測為弱酸性，應是產(chǎn)生酸鹼中和，導致可反應的離子數(shù)減少。八、由實驗結果中發(fā)現(xiàn)在廚餘儲存桶發(fā)酵九週後所實驗的各種廚餘已無法產(chǎn)生瞬間電流足見已經(jīng)達到發(fā)酵的穩(wěn)定狀態(tài)。九、若在廚餘桶中加放2片電極板，並連接小燈泡連接的電路，可以由小燈泡的亮度來了解發(fā)酵情形，也可以用來製作簡易的照明裝置。柒、結論目前環(huán)保署提倡廚餘回收，除了可以提供作為堆肥外，尚可以用來製作簡易的伏打電池，由研究結果可以歸納以下幾個結論：一、植物性廚餘液發(fā)酵的日子愈久原液密度有增大的現(xiàn)象，動物性廚餘在發(fā)酵過程中發(fā)酵液的密度會先變小然後再變大，溶解密度比水大的物質(zhì)愈來愈多。二、植物性廚餘發(fā)酵液充當伏打電池的電解液，以發(fā)酵5週的廚餘液產(chǎn)生瞬間電流最大達1mA，動物性廚餘液仍以發(fā)酵一週時電流最大，最大瞬間電流比植物性廚餘大。三、植物性廚餘發(fā)酵液呈現(xiàn)酸性，動物性廚餘液成鹼性，兩者混合產(chǎn)生的瞬間電流反而變小。四、發(fā)酵9週後