身近なドリンクでできる燃料電池搭載型 自動車教材の開発 およびそれを利用した実践 エネルギー環境教育研究 VOL.5 NO.1 作者 ：川村康文 墨谷悦史 一木 博 田山朋子 発表者：井筒 理
身近なドリンクでできる燃料電池(2003) コンセプト ・電解液に薬品を使わない ・普通教室での授業、公民館での科学実験教 室でも実験できる ・電解液に薬品を使わない ・普通教室での授業、公民館での科学実験教 室でも実験できる ポイント ・手回し発電機で電気分解可能 ・廃液処理に困らない ・塩素が発生しない 温かいコーヒー、紅茶、コーヒー
電極の開発 炭素棒は高価⇒持ち帰り困難 そこで 備長炭をマッチ棒状に加工(サイエンス・チャンネル、2000) 2000年12月、「第２回クリスマス京都レクチャー」での実戦 備長炭の加工は時間と労力負荷が大きい ⇒扱い続けるのは困難 ・竹串をアルミ箔で包んで 蒸し焼きにした竹炭電極 ・鉛筆の芯電極 (400円/本)
模型自動車を走らせるきっかけ 紅茶でできる燃料電池で電子メロディーを鳴らす実験 ⇒保護者のお母さん方には好評だった しかし 中学校男性教員 ⇒保護者のお母さん方には好評だった しかし 中学校男性教員 「男子は模型自動車が 走るようでないと乗ってこない」 ⇒ドリンクを用いた燃料電池の模型自動車の開発開始 当初、燃料電池が非力で 車体搭載型にできなかった ⇒燃料電池から車上の モーターへ導線で送電し走行(2007年)
更なる電極の開発 ・燃料電池の電力を強くしたい 電池の電圧は変えられない⇒電流値を上げる 電極の表面積を大きく！ 電池の電圧は変えられない⇒電流値を上げる 電極の表面積を大きく！ ⇒割りばし・竹ばしをアルミ箔に包み蒸し焼きに 成功! もろい 量産したい ↓電気炉 280mL スチール缶へ 蒸し焼き(1000℃、5分間) 185mL
完成した燃料電池搭載型自動車 竹ばし炭素電極 →走行× 竹しゃもじ炭素電極→走行○ フィルムケース型(プロトタイプ) 竹ばし炭素電極 →走行× 竹しゃもじ炭素電極→走行○ フィルムケース型(プロトタイプ) ・フィルムケース入手困難 ⇒プラケース(100円ショップで4個組) プラ容器型 ・100円ショップで購入可能な竹炭
燃料電池のポイント ショートを防ぐため発泡板をはさむ 発泡板 輪ゴムではさみ全体が固定 部品点数の削減 輪ゴム コストダウン 竹炭電極 ・先生方自身で材料を集められる ・生徒が作成可能で、ものづくりを体感できる
プラ容器型量電池自動車を用いた実践 対象：京都府立南丹高校 男子17名、女子9名、計26名 対象：京都府立南丹高校 男子17名、女子9名、計26名 授業日：2009年11月10日火曜日 5、6、7時限目の3時間 関連：SPP事業としての高大連携授業の一環 備考：化学の授業で、酸化・還元、燃料電池を既習した 後の、理解を深める実践として
実践内容 川村先生が導入で燃料電池の仕組みの授業 各班で燃料電池を組み立て 手回し発電機や、自転車発電機による電気分解の実施 川村先生が導入で燃料電池の仕組みの授業 各班で燃料電池を組み立て 手回し発電機や、自転車発電機による電気分解の実施 手回し発電機での電気分解 自転車発電機での電気分解
事後アンケートによる評価 5件法によるアンケート(1:全くそう思わない～5:とてもそう思う) ①、④、⑤、⑥ 教材へ興味 がある ② ①、④、⑤、⑥ 教材へ興味 がある ② 授業内容の 把握 ③ 教材の作製が難しいと感じる 小学生対象の実験教室ではより困難 改善必要
家に持ち帰って、また実験したいと答えた高校生は多いとは言えない 考察 家に持ち帰って、また実験したいと答えた高校生は多いとは言えない 生徒が自宅でもまた実験したくなるような教材の開発 ⇒十分に達成したとは言い切れない結果 では ☆高校生に実験教材として受け入れられた理由 自転車発電機の持ち込み(大掛かり) TAによる十分な学習支援 提案：教師以外の複数の理科授業支援員のいる環境 指導者側の思い込みが強すぎて、 生徒の心に響かない実験教材になっていないか
まとめ もともとは廃材を利用した教材 フィルムケース しかし 今では容器を購入することも リサイクル意識を高める 教材ではなくなる (経済性も×) ペットボトルキャップを 利用したモデル そこで
この論文を読んで 廃材を利用した教材の開発の重要性⇒リサイクル意識向上 サボニウス型風車風力発電機の教材に関して サボニウス型風車風力発電機の教材に関して 古い自転車のホイール、パーツなど・・・ あまり凝った教材だと「作品」と化す (教材として使えない) 実践 生徒の心に響く教材であるかを確認する さらにダウングレード(コスト的、作業的に)の試行錯誤