平面微型電化學電池的設計與應用 廖旭茂 台中市立大甲高中 教育部高中化學學科中心 nacl880626@hotmail.com n  影片觀賞 本實驗影片由國立大甲高級中學提供，方型電化學電池的製作與使用介紹。 影片網址：https://youtu.be/4f_kGVioDjI,YouTube. n  簡介 國高中的電化學實驗課程中，電化學電池（electrochemical cell）涉及有毒重金屬鹽類的使用，以及廢液的排放，加上傳統實驗燒杯器皿容積過大、擔任鹽橋的U形玻璃管容易打破、難以進行電化學電池活性序列的調查，以及電位變因探究等諸因素，造成實驗教學不易進行的刻板印象。在108新課綱中，高一的基礎化學也取消電化學電池的實驗課程。 課綱取消電化學電池的緣由難以探究，不過電化學電池概念牽涉綠色化學、能源永續等前瞻思維的養成；新的電池科技也蘊含著龐大商機，其重要性與未來性無庸置疑。如何透過創新設計，改善傳統電化學電池使用上的諸多缺點，並遵循綠色化學原則，減少實驗藥品用量、有效降低有毒廢棄物排放，讓中學的老師們願意帶學生進實驗室，著實是一件重要的工程。 20年前芬蘭手機大廠一句有名的slogan-“Human  Technology”(在台灣翻譯為科技始終來自人性，此意與原文可能不完全一樣)，其強調所有科技創新除了功能性取向外，還必須要考慮人機介面的親和性、直覺性與需求性等，“User side thinking”漸漸取代”Supply side thinking”。筆者之前在本刊1以及科學研習月刊2發表過創客版的微型電化學電池模組，歷經1年多來老師們教學使用後的回饋與建議，決定針對設計造成的不便性，進行修改。藉此減輕中學老師的負擔，提高進行實驗的意願。 新型的電化學電池模組，利用雷射切割機來進行製作開發，外觀上依舊是將電化學電池平面化，涉及電子轉移的氧化還原反應不在燒杯中進行，而在壓克力雷射切割出的方形凹槽裡；以硝酸鉀溶液沾濕的濾紙作為鹽橋，濾紙形狀為方便加工，由圓弧形改為長方形；為改善接觸不良問題，金屬片電極由抽取式改為固著式，放置於同形狀的凹槽內，並由不鏽鋼螺絲固定接觸；金屬片電極的面積加大，方便更換，且降低內阻。下圖為兩種微型電化學實驗模組的比較。 圖1：圖左為舊款的微型電化學電池，圖右為改良後的微型電化電池 期盼透過本實驗模組的分享，能啟發並鼓勵中小學的教師們「自己的教具，自己做」外，真正願意帶學生進實驗室做實驗，讓中小學的化學實驗能真正達到減量、減廢，並符合綠色化學原則；進而培養富行動力、責任心，以及綠色思維的現代公民，落實永續教育的經營目標。 n  器材與藥品 1.      功率80 W的雷射切割機。 2.      透明壓克力板60 cm × 40 cm，厚度8 mm及5 mm各一塊 3.      螺絲攻牙器1組，以及固定虎鉗【購自五金材料行】 4.      鑽孔機1台（含鑽頭） 5.      手擰螺絲（Φ＝6 mm，長12 mm）數個【購自五金材料行】 6.      平頭一字螺絲（Φ＝4 mm，長12 mm）數個【購自五金材料行】 7.      鎂合金、鋅、鐵、銅金屬片數片（尺寸為2.5× 2.5cm，厚0.5 mm） 8.      厚0.5 cm碳纖維片（單支尺寸為100.0×2.5 […]