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実験

えんぴつでかんたん
燃料(ねんりょう)電池(でんち)をつくろう

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実験 えんぴつでかんたん燃料(ねんりょう)電池(でんち)をつくろう

二酸化(にさんか)炭素(たんそ)を出(だ)さないクリーンなエネルギーとして注目(ちゅうもく)されている「燃料(ねんりょう)電池(でんち)」。かんたんな燃料(ねんりょう)電池(でんち)をつくって、そのしくみを知(し)ろう!

用意(ようい)するもの

  • 電池(でんち)ボックス付(つ)きLED
    ※ここではセリアで販売(はんばい)しているインテリアLEDケーブルライトと、その付属(ふぞく)の電池(でんち)ボックスを使(つか)う前提(ぜんてい)で実験(じっけん)を行(おこな)っています
  • えんぴつ(8本(ほん))
  • 重曹(じゅうそう)
  • マンガン単三(たんさん)乾電池(かんでんち)(2個(こ))
  • 消(け)しゴム(2個(こ))
  • クリアカップなどの透明(とうめい)な容器(ようき)(2個(こ))
  • アルミやステンレスなどの電気(でんき)が流(なが)れるピンチ(6個(こ))
  • 水(みず)
  • ビニールテープ
  • はさみ
  • 計量(けいりょう)スプーン
  • えんぴつけずり
  • 油性(ゆせい)ペン

かんたん燃料(ねんりょう)電池(でんち)の作(つく)り方(かた)

[1]

写真(しゃしん)のような装置(そうち)をつくる。まず、両側(りょうがわ)をけずったえんぴつで消(け)しゴムをはさんでビニールテープでとめる。次(つぎ)に、横方向(よこほうこう)にえんぴつではさんでビニールテープで固定(こてい)する。

ヒント:次(つぎ)の手順(てじゅん)2でクリアカップの側面(そくめん)にえんぴつが当(あ)たってしまうときは、先(さき)をけずっているほうのえんぴつが少(すこ)し逆(ぎゃく)「ハ」の字(じ)になるようにしてみよう。

[2]

クリアカップに半分(はんぶん)より少(すこ)し多(おお)いくらいの水(みず)を入(い)れ、重曹(じゅうそう)を大(おお)さじ1杯(ぱい)ほど加(くわ)えてよくまぜる。①の装置(そうち)をセットする。これを2個(こ)つくる。

下側(したがわ)のえんぴつの先(さき)がしっかり水(みず)につかるようにする。クリアカップの側面(そくめん)や底(そこ)にえんぴつが触(ふ)れないようにしよう。

[3]

LEDとコードを準備(じゅんび)する。まずは図(ず)の線(せん)の位置(いち)でLEDのコードを切(き)り離(はな)す。矢印(やじるし)の3つのパーツ(電池(でんち)ボックス、つなぐコード、LEDライト)を使用(しよう)するよ。
※はさみを使うときは手(て)を切(き)らないように気(き)をつけよう。

ヒント:LEDは、コードが2本(ほん)だけ出(で)ているものを使(つか)おう(矢印(やじるし)の部分(ぶぶん)以外(いがい)のLEDはコードが4本(ほん)出(で)ているよ)。

コードが2本(ほん)出(で)ているLED。これを使(つか)おう。
コードが4本(ほん)出(で)ているLEDは使(つか)えないよ。

[4]

3つのパーツそれぞれのコードの先(さき)から2cmのところにはさみで切(き)り込(こ)みを入(い)れ、外側(そとがわ)のビニールをむく。中(なか)の導線(どうせん)まで切(き)らないように注意(ちゅうい)しよう。
※はさみを使うときは手(て)を切(き)らないように気(き)をつけよう。

はさみで少(すこ)しだけ切(き)り込(こ)みを入(い)れ、そこにツメをたてるようにして外側(そとがわ)にビニールをむこう。
コードの中(なか)にある細(ほそ)い線状(せんじょう)のものが導線(どうせん)だよ。

[5]

コードの先(さき)の導線(どうせん)をピンチにむすびつける。導線(どうせん)とピンチが触(ふ)れ合(あ)うようにしっかりむすびつけよう。

[6]

「つなぐコード」「LEDライト」「電池(でんち)ボックス」の3つのパーツが完成(かんせい)!

[7]

電池(でんち)ボックスとLEDをピンチでつなぎ、電池(でんち)ボックスのスイッチを入(い)れる。LEDが光(ひか)ったら、片側(かたがわ)のピンチのペアに油性(ゆせい)ペンで印(しるし)をつける。光(ひか)らなかったらピンチのペアを入(い)れ替(か)えてつないでみよう。

LEDには、電池(でんち)をつなぐ向(む)きがあるんだ。だからこの印(しるし)はあとで実験(じっけん)をするときに使(つか)うよ。

実験(じっけん)しよう

実験(じっけん)の注意(ちゅうい)

・電池(でんち)ボックスを使(つか)っていないときは必(かなら)ずスイッチを切(き)る。

・もし装置(そうち)が熱(あつ)くなってきたら電池(でんち)をはずしてすぐに実験(じっけん)をやめる。

[1]

クリアカップに入(はい)った装置(そうち)のえんぴつのしんに、電池(でんち)ボックスのピンチをつなぐ。印(しるし)のついたピンチをつないだえんぴつには同(おな)じように印(しるし)をつけよう。

ヒント:ピンチどうしが触(ふ)れ合(あ)わないようにする。ピンチどうしが触(ふ)れ合(あ)ったまま電池(でんち)ボックスのスイッチを入(い)れてしまうと、熱(あつ)くなるので注意(ちゅうい)。

良(よ)い例(れい)
悪(わる)い例(れい)

ヒント:えんぴつの木(き)の部分(ぶぶん)はつままず、しんだけをそっとつまむ。ただし、力(ちから)を入(い)れすぎてえんぴつのしんを折(お)ってしまわないように気(き)をつけよう。

良(よ)い例(れい)
悪(わる)い例(れい)

[2]

電池(でんち)ボックスのスイッチを入(い)れ、2分(ふん)後(ご)にはずす。これをもう1つの装置(そうち)でも行(おこな)う。

電池(でんち)ボックスをつないでスイッチを入(い)れると、えんぴつのしんの先(さき)からあわが出(で)てくるよ。

[3]

印(しるし)に注目(ちゅうもく)しながら、下(した)の図(ず)のように「つなぐコード」を使(つか)って2つの装置(そうち)をつなぐ。次(つぎ)にLEDライトの片方(かたほう)のピンチ(印(しるし)あり)をえんぴつ(印(しるし)あり)につなぐ。そして、もう片方(かたほう)のピンチ(印(しるし)なし)を残(のこ)ったえんぴつ(印(しるし)なし)のしんにおし当(あ)てたり離(はな)したりしてみよう。おし当(あ)てたときにLEDライトが光(ひか)るよ。

「つなぐコード」は、印(しるし)のあるえんぴつと、もう1つの装置(そうち)の印(しるし)のないえんぴつをつなぐよ。

ヒント:燃料(ねんりょう)電池(でんち)につないだときのLEDライトの明(あか)るさは、電池(でんち)ボックスにつないだときよりも弱(よわ)く、時間(じかん)も短(みじか)い。だから、観察(かんさつ)しやすいように部屋(へや)を少(すこ)し暗(くら)くしてみよう。

つまづきポイント

LEDがうまく光(ひか)らないときは、以下(いか)のつまずきポイントをチェックしてね。

 

●えんぴつのしんがしっかり出(で)ていない、もしくは中(なか)でしんが折(お)れてしまっている。
→→えんぴつはしっかりとしんが出(で)るまでえんぴつけずりでけずろう。ただし、力(ちから)を入(い)れすぎるとしんが中(なか)のほうで折(お)れてしまうことがあるので注意(ちゅうい)。

●重曹(じゅうそう)の量(りょう)が足(た)りない、もしくはしっかりまざっていない。
→→重曹(じゅうそう)は大(おお)さじ1杯(ぱい)入(い)れて、スプーンなどでしっかりまぜよう。水(みず)の量(りょう)しだいでは底(そこ)に溶(と)け残(のこ)りが出(で)ることもあるけど、問題(もんだい)ないよ。

●コードの導線(どうせん)がしっかりピンチと触(ふ)れあっていない。
→→しっかりむすびつけよう。浮(う)いてきてしまう場合(ばあい)は、ビニールテープで固定(こてい)してもいいよ。

●実験(じっけん)の手順(てじゅん)1~3で、ピンチどうしが触(ふ)れ合(あ)ってしまっている。もしくは、えんぴつのしんではなく木(き)の部分(ぶぶん)をピンチではさんでしまっている。
→→実験(じっけん)の手順(てじゅん)1のところで解説(かいせつ)したヒントと写真(しゃしん)を参考(さんこう)に、正(ただ)しくつなごう。

●実験(じっけん)の手順(てじゅん)3で、印(しるし)のある/なしを気(き)にせずコードをつないでしまっている。
→→「つなぐコード」は印(しるし)のあるえんぴつとないえんぴつをつなぐ。LEDライトは、印(しるし)のあるえんぴつとピンチどうし、印(しるし)のないえんぴつとピンチどうしをつなぐ。実験(じっけん)の手順(てじゅん)3の図(ず)をよく見(み)てつないでみよう。

 

これらを見直(みなお)したうえで、もう1回(かい)実験(じっけん)の手順(てじゅん)1からやってみよう。この実験(じっけん)では1回(かい)目(め)よりも2回(かい)目(め)、3回(かい)目(め)のほうがLEDライトが光(ひか)りやすくなるから、1回(かい)目(め)に光(ひか)らなくても、あきらめずに何度(なんど)か繰(く)り返(かえ)しチャレンジしてみてね。

発展(はってん):燃料(ねんりょう)電池(でんち)に電池(でんち)ボックスをつなぐ時間(じかん)を、2分(ふん)ずつ追加(ついか)していってみよう!

燃料(ねんりょう)電池(でんち)でLEDライトを光(ひか)らせ、ピンチをおし当(あ)てても光(ひか)らなくなってからもう一度(いちど)実験(じっけん)の手順(てじゅん)1に戻(もど)って装置(そうち)に2分間(ふんかん)電池(でんち)ボックスをつなぐ。そしてまたLEDライトを光(ひか)らせる…というように、実験(じっけん)を何回(なんかい)か繰(く)り返(かえ)してみよう。実験(じっけん)の1回(かい)目(め)と2回(かい)目(め)、3回(かい)目(め)でLEDの明(あか)るさや光(ひか)る時間(じかん)は変(か)わるかな?

なぜ どうして?:燃料(ねんりょう)電池(でんち)のしくみ

水(みず)に電気(でんき)を流(なが)すと、酸素(さんそ)と水素(すいそ)というものに分(わ)かれるよ。そこに、たとえばLEDをつなぐと、今度(こんど)は逆(ぎゃく)に水素(すいそ)と酸素(さんそ)によって電気(でんき)が発生(はっせい)するんだ。このようなしくみのものを燃料(ねんりょう)電池(でんち)とよんでいるよ。
燃料(ねんりょう)電池(でんち)はどういった利用(りよう)方法(ほうほう)が考(かんが)えられているのか調(しら)べてみよう。

※この実験(じっけん)は、水素(すいそ)と酸素(さんそ)の反応(はんのう)で電気(でんき)を生(う)み出(だ)すという燃料(ねんりょう)電池(でんち)の原理(げんり)を理解(りかい)するためのものです。実際(じっさい)の燃料(ねんりょう)電池(でんち)とは仕組(しく)みが異(こと)なります。

注意(ちゅうい)

・実験(じっけん)は、必(かなら)ずおうちの人(ひと)といっしょにしよう。
・実験(じっけん)前(まえ)にこの作(つく)り方(かた)とヒント、注意(ちゅうい)をしっかり読(よ)んで、まちがった手順(てじゅん)で行(おこな)わないようにしよう。
・実験(じっけん)に使(つか)う材料(ざいりょう)は、おうちの人(ひと)に用意(ようい)してもらうこと。
・実験(じっけん)中(ちゅう)は目(め)を離(はな)さず、装置(そうち)を放置(ほうち)したままにしないこと。
・実験(じっけん)のあとは、おうちの人(ひと)といっしょにあとかたづけをして、小(ちい)さい子(こ)どもの手(て)がとどかないところにしまうこと。

監修(かんしゅう):秀明大学(しゅうめいだいがく)/大山(おおやま)光晴(みつはる)

燃料電池の実験をパソコンでまとめてみよう!

レポートに必要(ひつよう)なものがデザインされたPowerPoint(パワーポイント)のテンプレートを用意(ようい)したよ。ダウンロードして使(つか)ってみてね!

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