- ベストアンサー
炭アルミ電池を基礎に入れた家を考えているのですが
- みんなの回答 (5)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
ここでみんなが突っ込んでるのは……具体的構造は置いといて、エネルギーの話でもしましょうか。大幅に省略した書き方をするので専門家の方はそのあたりのツッコミはなしで。 1.家電製品は電気エネルギーを使って駆動する。 2.エネルギーには電気エネルギー、運動エネルギー、熱エネルギーなどがあり、条件を満たせばお互いに変換可能である。 ここに炭素がある。一定量の炭素を燃やす(酸化する)と必ず一定量の熱エネルギーを得ることができる。このことから、燃やす前の炭素には、熱エネルギーに変換可能な【化学エネルギー】と呼べるものがあるといえる。 3.物質はそれ自体が化学エネルギーを持つ。 炭アルミ電池の反応を考えよう。この電池ではアルミニウムが(広義の)酸化される反応が起きていて、その酸化反応の時に放出されるエネルギーが電気エネルギーに変換されている。したがって、炭を燃やすときと同じようにエネルギーを取り出せば取り出しただけアルミは酸化され「灰」になっていく。 「アルミイオンが再びアルミ電極に付着」するためには、少なくとも酸化反応で失われた化学エネルギーを戻してやらなければならない。しかもアルミニウムの「灰」を金属に戻す条件は作りづらく、その条件を作るのに大幅に余計なエネルギーを投入する必要がある。しかもアルミの場合投入するのは電気エネルギーである。 4.アルミを再生するためには、アルミから取り出した以上のエネルギーを与えなければならない。 だったら最初からその電気エネルギーを家電にやればいいという話になる。要するに炭アルミ電池で云々って盛大に電気の無駄をしているようにしか見えないわけで……。 ここで突っ込んでいる範囲はほぼ高校化学に相当する範囲内の問題なので、一度勉強しなおされることをお勧めします。エコロジーを「実現」したいなら本格的な自然科学の知識がないと無理でしょう。企画する分には常識にとらわれない発想があっていいんですが。
その他の回答 (4)
- c80s3xxx
- ベストアンサー率49% (1631/3289)
> 電圧を100Vに高める意味は、日本の電化製品は100Vで使えるようになっているからです。 つまり家庭の電力源として使おうということですか. > そして、この発電は、海水にアルミニウムイオンが流出してしまうのを防げば、クリーンエネルギーであると言えると思います。 そもそもアルミで電池を作るということは,アルミを作るときに使った (言い替えればそのときアルミという素材に充電された) 電気を取り出しているだけなのですが. >「アルミイオンが再びアルミ電極に付着して、アルミも補給しなくてもよい」 それはもう完全に第一種永久機関です. なお,アルミ-炭電池では水素は発生しません.アルミの溶解時に出てきた電子は,炭を電極として空気中の酸素(が電解質溶液に溶けたもの)と反応します. また電圧だけあってもだめで,電力を取り出すためには相応の反応速度が必要になります. ちょっと計算してみましょう. アルミの原子量を 27 とすると 1kg は 37mol ですから,これをすべて溶解するまでに111molの電子,すなわち1×10^7 C の電気量を取り出せます.仮に起電力が 0.4 V とすれば,取り出せる全エネルギーは4×10^6 J = 4×10^6 Ws = 1 kWh です.つまり 1kg のアルミから 1kWh のエネルギーを取り出せるだろうという概算です.一般家庭の年間消費電力は平均で 4500 kWh くらいだそうですから,20年住もうと思うと 100t 近いアルミを「消費」することになるわけですがどうでしょうか.実際には効率の問題とかありますから (負荷がかかると 0.4V の起電力は出ないだろうし),これよりずっと多くのアルミを「消費」するわけです.
多くの問題点があるように思います。 アルミの処理のこともそうですが、アルミを電池として使えば、水素ガスが発生します。家庭の電力をその電池でまかなうとするならば発生する水素の処理も考えておかなければ危険です。 いっそ、発生した水素も有効利用する方法も考えますか? 電気量とアルミの使用量の計算も必要です。 安定的に電気を供給するのも容易ではないように思います。 それと、電池で発生するのが直流で、家庭の電気が交流だということも考えておられますか? 発生するアルミニウムイオンは、適当な処理をした後に、大量の電気を使った電気分解によってアルミを再生するのがもっとも理にかなっていると思いますが・・ とりあえず、このくらいのことを思いつきました。
- mydummy
- ベストアンサー率59% (55/92)
まあ100Vあれば感電すると思います。私の場合は18V(積層電池×2)で感電したことがあります。 ただ質問文にある用途から考えると、普通に家庭用コンセントに接続するように設計すると思うのですが(太陽電池つき住宅で感電しないように設計するような感じで)。 またアルミニウムイオンについては、使用する電解液にもよると思いますが、水酸化アルミニウムだかなにかの塩として取り出せると思うので、電気分解して精錬すれば金属アルミニウムにリサイクルできると思います。 ただし、アルミの精錬にかかるエネルギーコストは炭アルミ電池で得られるエネルギーを大幅に上回るものと予想されます(答:明らかに環境にやさしくない)
お礼
ありがとうございます。 18Vでも感電するんですね。絶縁した方がよさそうですね。感電しないのなら電極を露出させて、コンセントを家中どこでも使えるようなかんじにすると便利だなあと思いました。 アルミニウムイオンについても参考になりました。ありがとうございました。
- c80s3xxx
- ベストアンサー率49% (1631/3289)
教えてください. そのようなものを作ったとして,それのどのあたりが「自然環境に優しい」ということになるのでしょうか? 電圧を100Vに高める意味は? 「0.4Vの電流が流れる」 0.4V の電流というのはありえません.電池がどうとかいう以前の問題として. ところで,アルミはそのうち消耗しますが,補給とかは考えなくていいんですか? ふつうはそうなる前に取り壊され,建て直しになる程度の量を仕込むということでしょうか?
補足
「0.4Vの電圧」の誤りです。すみません。 電圧を100Vに高める意味は、日本の電化製品は100Vで使えるようになっているからです。 自然環境にやさしいというのは、炭とアルミと海水を利用している点にあります。 炭は半永久的に利用可能で、発電という有効利用をした上で、木廃材を一般に処理するときに排出される、温暖化の原因である二酸化炭素を地上に留めることができます。 一方アルミは、軽くてリサイクルがしやすいため、サスティナブルな建材であると思います。 そして、この発電は、海水にアルミニウムイオンが流出してしまうのを防げば、クリーンエネルギーであると言えると思います。 ここで、c80s3xxxさんがおっしゃるように「アルミの消耗」が問題になります。アルミニウムイオンの流出を防ぎ、アルミがサスティナブルな建材であることを生かせるようにできればアルミを構造体にしたいです。そこでなにかいい案を教えていただきたく、投稿しました。「アルミイオンが再びアルミ電極に付着して、アルミも補給しなくてもよい」ならば一番よいのですが・・・化学を専門としていないのでよく分かりません。おねがいします。
関連するQ&A
- アルミとステンレスの電池
今度ボランティアでアルミとステンレスを使った電池の実験をするのですが、その時に起きる反応が分かりません。 【プラス極】ヒドロニウムイオン+電子→水+水素 【マイナス極】アルミニウム→電子+アルミニウムイオン これでいいのでしょうか?
- ベストアンサー
- 化学
- 炭とアルミホイル、塩の電池で健康被害はないですか?
お世話になります。 昨日、子供の自由研究で備長炭とアルミホイル、塩水で電池を作る実験をしました。 http://news.ameba.jp/20140810-68/ 風車を回すことは簡単に出来ました。(炭の電池を2個直列につなぎました。) ただ、ずっと回り続けるので、いつまで回るか試すことにしました 完全に回転が止まるまで7時間ほどかかり、アルミホイルを見ると、ところどころ穴が開いていました。 何時間も家の中でで放置していたのですが、何か変なにおいがしておりました。 その後、何も考えずに子供とアルミを素手で触り、片づけをしましたが、良く考えるとアルミは重金属で、アルツハイマの原因になったり、骨に蓄積されたりと弊害があると聞いたことがあります。 このように溶けたアルミを素手で触っても問題ないものでしょうか。 子供も私も特に手も洗っておりませんでした。 また、あの臭いはなんだったのでしょうか。まさか毒性のあるガスではないでしょうか。 気分が悪いとかはありませんが、子供に何かあったらと思うと不安でなりません。 やってしまってから後悔をしても仕方ないのですが、どなたか、私の上記2つの質問にご回答を頂けないでしょうか。 知識のないバカ者で、本当に申し訳ございませんが、何卒、よろしくお願いいたします。 以上
- ベストアンサー
- 科学
- 起電力12V、内部抵抗2Ωの電池がある。
起電力12V、内部抵抗2Ωの電池が2個ある。 1)この電池2個を直列につないで、11Ωの抵抗線に電流を流すと、 いくらの電流が流れるか。このとき電池1個の端子電圧はいくら か。 2)この電池を2個並列につないで、11Ωの抵抗線に電流を流すと、 いくらの電流が流れるか。このときの電池1個の端子電圧はいくら か。 1)については直列なので、24Vでいいでしょうか?そうすると、 I=24/15=1.6A V=E-rI=24-4×1.6=17.6V これでいいんでしょうか? 2)は並列なので起電力は12Vでいいんですか?
- ベストアンサー
- 物理学
- 備長炭電池の電圧について
本日夏休みの自由研究で備長炭電池をつくり、電圧の測定を行いました。 作った電池の構造は、備長炭の周りにティッシュを巻き飽和食塩水をに浸しアルミ箔をまいたものです。 ここで一つ質問なのですが、アルミ箔の面積が大きくなれば大きくなるほどアルミ箔での反応が加速し、電圧が上がるのかと思いました。しかし、実際に実験を行ったところ、1*1cm^2のアルミ箔をティッシュの上にのせて電圧を測った場合も、10*10cm^2ほどのアルミ箔をティッシュの周りに巻いて電圧を測ったときも約0.8Vほどしかでませんでした。 アルミ箔の面積と電池の電圧には関係が無いと言うことでしょうか。 もしよろしければ、ご教授お願い申し上げます。
- 締切済み
- 化学
- なぜか電池のプラス、マイナスが逆転してしまう
アルカリ単三電池4本を使って、PICを使ったちょっとした装置を作りました。 ところが、一週間ほどすると急激に電圧が低下して3ボルトほどになります。 そこで電池を個々に調べてみるとなんと、一本が電極が逆になっています。 なんかの間違いかと、新しい電池を入れ替えてやってみると、やっぱり一本の 電池だけが電極が逆になってしまいます。 三度やってみましたが同じ結果です。 今となっては電池の極性を変えられるなんて、逆にすごい現象なんじゃないか と感心しています。 電極が逆転するとはどうゆうことなんでしょうか?どなたか理由がお分かりの方おしえてください。 尚、電池四本は直列につないであり、電池の入れ間違いは絶対ありません。 もしあったなら最初から6ボルトはでないはずですから。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電気化学(燃料電池)の質問です
燃料電池の基礎研究を行っていますが その際に少し分からないことが何点かあります。 1.開放端電圧の測定法:現在は電流計を直列につないで測定していますが これでよいのでしょうか? 2.違う金属を接続することにより起電力を生じるか?電解質水溶液に付けると イオン化傾向により、起電力・電流が生じることは分かっておりますが 空気中でこのようなことは起こるのでしょうか? 以上です。よろしくお願いします。
- 締切済み
- 化学
- 太陽電池パネルでアルミ管の中の水を沸騰させる
お世話になります。 子どもの夏休みの工作です。 ポンポン船を作っています。 アルミ管を曲げてロウソクと固形燃料で燃焼させ船が 進むことを確認できました。 熱源をロウソク、固形燃料から 手持ちの太陽電池パネルの電源でニクロム線、銅線を使って 走らせることが出来ないかと考えています。 HC(ホームセンタ)にて100V100Wのニクロム線を購入 電極を取り付けましたがうまくいかず 石油ストーブの点火源のヒータを接続しても赤くなりませんでした。 下記仕様の太陽電池パネルで アルミ管(2.5mm)の中の水を沸騰させる方法はありますでしょうか 以下、太陽電池パネル仕様 ■仕様 ・最大出力(Pm) : 6.5W ・動作電圧(Vpm): 8.5V ・動作電流(Ipm) : 0.77A ・開放電圧(Voc) : 10.5V ・短絡電流(Isc) : 0.9A
- ベストアンサー
- その他(ホビー・玩具)
- 乾電池の使用時間が解りません 単四乾電池直列8本
消費電流12V55mAの器具を使用すれば 単四アルカリ乾電池一(個当たり容量900mAhを)直列8本つないでどのくらい使用できるのでしょうか?^^宜しくお願いします
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ありがとうがざいました。水素ガスのことは気がつきませんでした。水素を燃料電池に利用して・・・って考えていくと、とても大きな家になってしまいそうです。うぅ。やはり問題が山積みですね。 直流を交流にするのは、家庭用インバータを利用すれば可能かと思いました。 今思ったのですが、アルミニウムイオンをアルミに戻すのは、大量の電気を使うという点でエコではないかもしれませんが、ボーキサイトから水酸化アルミニウムをつくる過程を工場から省けると考えれば、将来エコにつながる技術になるのでしょうか・・。いただいた意見を参考に考えてみます。ありがとうございました。