土豆发电的原理(可再生能源的利用方式)


产生背景

土豆发电是一种令人惊奇的技术

土豆发电的想法

在1780年,路易吉・伽伐尼发现了一种有趣的机理,他将两片金属连接到动物的身体上,导致动物的肌肉抽搐。这种“动物电”也可以在动物体外被复制,你可以在两块金属极之间放上许多其他物质,获得同样的效果。

伽伐尼同时代的科学家亚历山德罗・伏打利用的是浸盐水的纸。还有人曾制作出“泥土电池”,利用两个金属片和一堆土,或许还得加上一桶水。

近年来,研究人员一直在探索土豆发电技术,试图利用这种方法为世界各地偏远的小镇和村庄提供可靠的能源来源。他们发现了一种能让土豆发电的简单但巧妙的方法。研究人员表示,一颗土豆就足够为一个房间的LED灯泡提供40天的电能。

这种低功率电池足够为手机或笔记本提供充电,尤其对那些没有电网覆盖,无法获得传统能源的地区十分实用。与发展中国家使用的煤油灯相比,土豆电池的成本降低了约1/6。

技术原理

土豆发电技术原理

土豆发电技术原理

土豆电池的工作原理主要是需要两块金属,一块作为阳极,是电势低的电极,如锌;另一块作为阴极,是带正电荷的电极,如铜片。土豆内部的酸性物质会与锌和铜发生化学反应,当电子从一端流向另一端时,电能就会释放。金属锌的化学性质比铜活泼,当这两种金属同时处在酸液中时,锌就会失去电子,这些失去的电子沿着导线传到铜片上,形成电流。

电子传递过程的方程式:

Zn失去电子变成Zn ,故在锌片上发生的反应为:

Zn - 2e — Zn (氧化反应)

溶液中的H+在铜片上得到电子变成 H,故在铜片上发生的反应为:

2H + 2e — H(还原反应)

组成结构

土豆电池的组成包括锌、铜电极和煮熟的土豆片。土豆提供电池需要的酸性,这使得电子从铜到锌的运动能够进行。作为电池极的铜和锌分别是通过铜钉和镀锌钉制造的。每个土豆能产生大约0.5伏特的电压,电流0.2毫安左右。

土豆在煮熟后会在表面产生一个涂层,这个涂层是土豆电池的关键,因为研究发现,提高土豆片涂层就增强了电池的效能。也就是说,土豆煮熟后发电能力比煮熟前提高10倍左右,从而延长供电时间至数日甚至数周。

应用领域

这种绿色电池源自耶路撒冷希伯来大学的技术开发,它能够通过多种方法产生电力,支持照明、通信和信息传输的使用。而且价格低廉、简易使用,可以改善近16亿欠缺基础电力设施的人民生活。成本分析显示,新的电池比现有的商业电池如1.5 Volt D电池和Energizer E91电池便宜5到50倍。