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

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1 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

2 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

3 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)

4 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)

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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