只要夾起來就能發電！ 漢堡式伏打電池與氧化還原的精彩戲碼

逐家好，我是科學教練桑子研。生活隨處是實驗。

滴落幾滴液體，原本停下來的螺旋槳竟然雄赳赳、氣昂昂地轉了起來！這看起來若像魔術，但其實是18世紀末，義大利物理學家伏打（Alessandro Volta）發現的「電池」原理。這項發現徹底改變了人類的歷史。今仔日，我想透過 SEPUP 研究會做的「伏打電池」實驗，帶大家作伙來看金屬和液體按怎變出神祕的能量。

挑戰世界頭一個電池！「漢堡型」伏打電池

這次的實驗免用什麼複雜的儀器，主角就是：銅板、鋅板，還有用來吸水的濾紙。用這幾樣簡單的材料，就能輕輕鬆鬆做出電來。這組實驗器材是從 Narika 公司買來的。我們先準備好切得美美的金屬板。實驗的方法真趣味，要把銅板、濾紙、鋅板依序疊起來，做成若像一個漢堡的樣相。接著，用滴管滴幾滴稀釋過的鹽水……。https://youtu.be/Og9WMH9wJss你看！接在馬達上面的螺旋槳就這樣踅啊踅，轉起來了！

伏打電池的煩惱：討厭的「分極」現象

雖然螺旋槳會轉，但其實伏打電池有一個大缺點。轉沒多久，力道就會越來越弱。測量一下電壓，大概只有 0.8V 左右。如果你仔細看銅板的表面，就會發現原因：銅板上面汫汫絀（tshinn-tshinn-tshuh）產生真多氫氣泡，這些氣泡把銅板包得死死的。這叫做分極現象，產生的氫氣會擋住電流，讓電池一下子就沒電。現代常用的「丹尼爾電池」就是為了解決這個問題，但在最原始的伏打電池上，這是避不掉的挑戰。

竟然要把銅板「弄焦」？讓電量噴發的秘訣

科學實驗最搞怪的地方就在這裡！只要多做一個動作，原本快要停下來的螺旋槳就能起死回生。那個方法就是：把銅板拿去瓦斯爐上面噴火燒一燒，讓表面產生一層「氧化膜」。用這片看起來黑嘛嘛、像燒焦的銅板重做一次實驗，結果螺旋槳轉得比剛才更勇！電壓甚至噴到 1.1V。為什麼把銅板弄髒反而更有力？這是因為表面的氧化銅會幫忙接收電子：$$\text{（正極）：} \text{Cu}\_2\text{O} + 2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{Cu} + \text{H}\_2\text{O}$$這個反應會壓制氫氣的產生，讓電壓瞬間飆升。等電壓又降下來，把銅板拿出來看，黑黑的氧化銅已經消失，又變回金爍爍的銅板。這種看得見的變化，就是實驗最迷人的地方。

從失敗中學習科學的歷史

伏打電池雖然比不上現代的電池那麼好用，但它讓我們親手體驗到「只要組合不同的金屬，就能變出電」這個偉大的發現。銅板不只是電極，還扮演著觸媒的角色，越研究越覺得這裡面的學問真深。雖然伏打電池有點「脾氣」，但這也給了我們思考的機會：「要按怎做才能讓它轉久一點？」誠心邀請大家親自來看看這電池歷史的第一步。https://phys-edu.net/wp/?p=49892

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