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グローブのガス電池
これ以前の電池はどれも燃料を自分の中に抱えていた。ボルタの電堆は亜鉛板を食い、ダニエル電池は亜鉛棒と硫酸銅溶液を食った。金属が尽きれば電池も尽き、より多くのエネルギーを得る唯一の方法は、より大きな電池を作ることだった。
1839年、余暇に物理をやる法廷弁護士ウィリアム・ロバート・グローブは、Philosophical Magazine で別のことを報告した。二枚の白金片を希硫酸に半分だけ浸し、一方の上半分を水素に、他方を酸素に封じたのである。電池はおよそ1ボルトを出したが、内部に消費される金属は一つもない。白金は手つかずのまま残り、消費されたのは気体だった。彼はこれを五十個積み上げて「ガス・ボルタ電池」と呼び、それで水を電気分解した。反応を自分自身で逆向きに走らせたのである。
これが燃料電池の考えのすべてであり、誰かがそれを使えるようになる百二十年前に現れた。理由は第三ステップにある。反応は気体と液体と触媒が出会う線の上でしか起こらず、なめらかな白金線ではその線は消えるほど短い。グローブの電池は良い電圧を出し、電流はほとんど出さなかった。以後のすべて、すなわち白金黒、モンドとランガーの多孔板、ベーコンの加圧ニッケル電極、現代の膜スタックは、その一つの幾何学的問題への攻撃である。
グローブは特許を取らなかった。一通の手紙として発表し、エネルギー保存をめぐる論争へ移っていった。
中級者
45分
手順
1
1
二つのガス半電池を組む
二つのガス半電池を組む
250 mL のビーカーを 1 M 硫酸で半分まで満たす(50% 硫酸 55 mL を 500 mL に希釈する。酸を水へ入れること。ゴーグルと手袋を着用)。
同じ酸で試験管を二本満たし、空気を入れずにビーカーへ倒立させ、口を下に向けて固定する。各試験管の内側に白金線を通し、下端は液中に、上端は管上部の空所に来るようにする。
このステップの材料:
Sulfuric Acid - 50%60 ml
Platinum Wire2 個
Distilled Water (Lab Grade)500 ml必要な工具:
Borosilicate Beaker
Test Tube Set
Lab Safety Goggles (Chemical Splash)
Chemical-Resistant Gloves
Lab Stand & Clamp Set2
2
自分のガスで充電し、そして読む
自分のガスで充電し、そして読む
二本の白金線を 3 V の電源に 60 秒つなぐ。ガスは管の上部にたまる。負極側に水素、正極側に酸素で、水素はおよそ二倍である。
電源を外し、同じ二本の線にそのままテスターを当てる。開放電圧を 30 秒ごとに五分間読み、書き留める。次に 1 kΩ を負荷としてつなぎ、もう一度電圧を読む。電流はその電圧を 1000 で割った値である。
必要な工具:
Adjustable Bench Power Supply
Digital Multimeter - Lab Grade
Alligator Clip Test Leads
1/4W Resistor Kit
Stopwatch3
3
何が電流を締めつけているのかを突き止める
何が電流を締めつけているのかを突き止める
あなたの電池はまともな電圧を保ち、情けない電流しか流さない。それがグローブ自身の結果であり、原因は四つ考えられる。この順に試すこと。各試験は一つだけを変え、その答えがボトルネックの名を告げる。
Flow
Loading...
必要な工具:
Digital Multimeter - Lab Grade4
4
越えられない一票の電圧
越えられない一票の電圧
Loading Jupyter Notebook...
必要な工具:
Desktop Computer5
5
歴史と背景
歴史と背景
グローブが発表した内容(1839年、Philosophical Magazine 第3系列 第14巻)。白金電極二枚、希硫酸、片方の上に水素、もう片方の上に酸素、電池一つあたり約1ボルト、直列に五十個。特許出願は一度もない。燃料電池という名も彼のものではない。ルートヴィヒ・モンドとカール・ランガーが1889年に、多孔板と電解質を保持するマトリクスを備えた形式に対して名づけた。
現代の製作仕様(本書の派生であり、グローブのものではない)。彼が示さなかった濃度の代わりに 1 M 硫酸、板の代わりに白金線、ガスを作る第二の電池の代わりに実験用電源。化学は変わらない。
なぜ待たされたのか。白金だけが使える触媒であり、反応は気体と酸と金属が触れる場所でしか進まない。フランシス・ベーコンは1932年から1959年までを、白金を加圧多孔ニッケルに置き換えることに費やして 5 kW に達した。アポロで飛んだ電池の祖先はグローブの機械ではなく、その機械である。グローブの誠実な読み方はこうだ。彼は原理を証明し、工学を一世紀のあいだ開いたまま残した。
材料
3- Sulfuric Acid - 50%10%コミッション60 mlプレースホルダー
- Platinum Wire100%コミッション2 個プレースホルダー
- Distilled Water (Lab Grade)10%コミッション500 mlプレースホルダー
必要な工具
11- Borosilicate Beaker10%コミッションプレースホルダー
- Test Tube Set10%コミッションプレースホルダー
- Lab Safety Goggles (Chemical Splash)10%コミッションプレースホルダー
- Chemical-Resistant Gloves10%コミッションプレースホルダー
- Lab Stand & Clamp Set10%コミッションプレースホルダー
- プレースホルダー
- Digital Multimeter - Lab Grade10%コミッションプレースホルダー
- Alligator Clip Test Leads10%コミッションプレースホルダー
- 1/4W Resistor Kit10%コミッションプレースホルダー
- Desktop Computer100%コミッションプレースホルダー
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