予算300円の実験で、水素はどれくらい出たのか？

はじめに

過去に、「予算300円でできる！水素を作る実験」を紹介しました。

では、この実験で水素はどれくらい出たのか？
今回はこれについて書きます。

水素の発生量はどう決まるか

実験では、水を電気分解して水素を発生させましたが、その発生量はどう決まるのでしょうか？

それは、電流値（アンペア）によって理論的に決まります。
具体的にグラフに表すとこのようになります。（細かい計算方法は今回割愛します）

水素の発生量は、電流値に比例して増えていきます

たとえば、1アンペアの電流を流した時、水素はおよそ7mL毎分で発生することが、グラフから読み取れます。

実験では何アンペア流れていたのか

水素の発生量は電流によって決まるといいました。では、実験ではどれくらい電流が流れていたのか。
電流測定器があれば実験中に測って終わりですが、一般家庭にはありません。ですので計算で求めます。

オームの法則をつかいます：

V　=　R　×　I

Vは電圧、Rは抵抗、Iは電流です。

今電流を求めたいので、変形して：

I　＝　V　/　R

つまり、VとRが分かれば、電流が求められます。

まず、Vはすぐわかります。実験で使った電源アダプターを見ましょう。下の写真のように本体に書いてあります。だいたい5Vのはずです。私の手持ちも5Vでした。

5Vのものがほとんど

よって、Vは5Vとわかりました。
次に、Rを求めます。Rは下の①～③をまず計算し、その後④の式で求めます：

①水道水の電気の流れやすさ（＝電気伝導率といい、水道水では0.0001です）
②2本の電極の距離（cm）
③電極の面積（cm²）

④（抵抗R）＝（2本の電極の距離）÷（電極の面積）÷　0.0001

②と③は、画像のように求めます：

画像内の数値は私の場合です。電極の芯は直径0.2cm

よって、抵抗Rは：

R　＝　5cm ÷　2.54cm²　÷　0.0001　＝　19685（Ω）

以上より、電流 Iは、

I　＝　V　/　R　＝　5　/　19685　＝0.000254（A）

上で紹介したグラフから読み取ろうとしましたが、アンペア数が小さすぎて（笑）。軸の目盛りをふり直しました。

0.000254（A）のとき、水素発生量はおよそ0.0015mL毎分です。

とても少ないですね。
参考として、市販の水素吸引器では、1200mL毎分もの水素発生能力があります。

簡易な実験装置では、これくらいの水素発生量ということが、分かりました。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

ミスター水素