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花力発電の作り方

色素増感型太陽電池キット「花力発電」の作り方を説明します。


酸化チタン膜(電気を作る)+電解質(電気を通す)+炭素膜(電気を導く)=色素増感型太陽電池


1準備:導電面の確認、色素液の抽出、酸化チタンペーストの作成

画像:テスターで透明電極の導電膜の面を確認。ハイビスカスを水に浸ける。 ガラスの透明電極には、片面に電気を通す導電膜がついています。
必ずテスターで、導電膜のついている面を確認し、その面で作業するようにして下さい。
ポイント
指紋や汚れが付かないよう、導電面はむやみに触らない
ハイビスカスの色素液を抽出しておきましょう。
透明電極が浸かるだけの水を用意し、ハイビスカスを10〜15分以上浸けます。
色素が濃いほど効率よく発電できるので、できるだけ長く浸してください。
前日から浸しておくのもいいでしょう。


2酸化チタン膜を作ろう:電極部分をテープで保護する

画像:透明電極の両端をテープで保護する。
  透明電極の導電面を上にし、両端をセロハンテープやメンディングテープでとめます。
その際、片側は電極になるので広めに保護しましょう。
複数枚のときは、画像のように透明電極を並べると一度に作業できます。


3 酸化チタン膜を作ろう:酸化チタンペーストを塗る

画像:透明電極に酸化チタンペーストを塗る。
  「花力発電アカデミックキット 学校教材用」をご利用の方は、酸化チタンペーストの混ざりがゆるいので、すり鉢などを使ってだまがなくなるまでよく混ぜて実験を行って下さい。

透明電極の端にたっぷり酸化チタンペーストをのせます。
スーパーフロストやスライドガラスなどを使って、一気にスライドしながらのばします。
ところどころ酸化チタンペーストを足しながら、均一に薄くのばしてください。
ポイント
二酸化チタンペーストの厚みは薄く、できるだけ均一に
ゆっくりテープを外し、酸化チタンペーストが乾くまで待ちます。
乾いてからテープを外すと、酸化チタンペーストまで一緒に剥がれる恐れがあるので、必ず乾かす前にテープは外してください。
早く乾かす場合は、ドライヤーを使うといいでしょう。


4酸化チタン膜を作ろう:酸化チタンペーストを焼き付ける

画像:酸化チタンペーストを塗った透明電極を焼く。
  コンロとフライパンを用意します。
フライパンに酸化チタンペーストを塗った透明電極を並べ、弱火で焼きます。
しばらくすると白かった酸化チタンペーストが、黒褐色に変色しはじめます。
そのまま火を止めず焼き続けると、再び白く戻っていきます。
キレイに白色へ戻ったら、焼き付けの完成です。
フライパンの中心から放射線状に熱が伝わるので、透明電極も放射線状に並べましょう。
そのまま透明電極を冷ましてください。
ポイント
透明電極は温度が急に下がると割れてしまう恐れがあるので、フライパンにのせたまま冷ましましょう。


5酸化チタン膜を作ろう:色素液に浸ける

画像:透明電極を色素液に浸ける。
  「酸化チタン焼付け済み電極」をご使用の場合は、ここから始めてください。
水出ししておいたハイビスカスの色素液に、冷えた透明電極(酸化チタン焼付け済み電極)を最低10分以上は浸けてください。
白色だった二酸化チタンペーストに色が充分ついたら取り出して、軽く水洗いをし乾かします。
これで、酸化チタン膜の完成!


6炭素膜を作ろう:鉛筆で塗りつぶす

画像:透明電極を鉛筆で塗りつぶす。
  テスターで確認し、透明電極の導電面を濃い鉛筆で隙間がないよう丁寧に塗りつぶします。
ポイント
指紋や汚れが付かないよう、導電面はむやみに触らない!
これで、炭素膜の完成!


7色素増感型太陽電池を作ろう:電解質溶液をはさんでとめる

画像:酸化チタン膜と炭素膜の間に電解質溶液をたらす。
  完成した酸化チタン膜と炭素膜が互いに触れ合うよう内側に向け、その間に電解質溶液を1滴たらします。
そしてテープで保護していた膜のない部分が見えるようずらして重ね、クリップでとめてください。
これで、色素増感型太陽電池の完成!


8実験!オルゴールを鳴らそう

画像:直列につないで、オルゴールを鳴らそう!
  色素増感型太陽電池の両端のワニ口クリップ導線をはさみ、直列につないでいきます。
炭素膜の透明電極側は+極、酸化チタン膜の透明電極側は−極です。
6個の色素増感型太陽電池をつなぎ、最後にオルゴールをつなぎます。
酸化チタン膜側を上に向けて置き、光をあてましょう。
オルゴールが鳴れば、大成功!
色素増感型太陽電池で、電気を作ることができました!