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当今社会电池应用的领域越来越广泛，但废电池的污染问题也接踵而至，于是五彩斑斓的水果电池的出现如星光灿烂夜空，闪烁着诱人的光芒。水果电池的应用空间是非常广阔的，但由于现在对水果电池研究的不深入，导致水果电池的利用率并不高。经过试验，我们发现可以通过控制水果电池的用量来实现效率最高化。在未来资源短缺的情况下，水果电池不仅可以为我们提供电能，而且也可以克服普通化学电池对环境的污染，应用前景光明。
一、知识准备
1.原电池。
原电池是将化学能转变成电能的装置。它利用两个电极的电极电势的不同，产生电势差，从而使电子流动，产生电流。原电池又称非蓄电池，是电化学电池的一种。其电化学反应不能逆转，即只能将化学能转换为电能。简单说就是不能重新储存电力，与蓄电池相对。
原电池的构成条件有三个：（1）两种电极材料活性不同；（2）两电极必须浸泡在电解质溶液中；（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。只要具备以上三个条件就可制成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能是化学电池。
2.金属活泼性顺序。
钾，钙，钠，镁，铝，锌，铁，锡，铅，（氢）铜，汞，银，铂，金。钾最活泼，金最稳定。电极选择氢之前和之后各一种金属。（镁没用过，易爆炸，钠爆炸剧烈。）
3.原电池应用的必备条件。
（1）直接转换成电能输出的装置；（2）金属的腐蚀与防护；（3）判断金属的活泼性；（4）加快反应速率。
4.原电池的种类。
一般按负极活性物质（如锌、镉、镁、锂等）和正极活性物质（如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等）分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大，常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型，并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池，由于其负极（锌）的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类，称为碱性锌锰电池，简称碱锰电池，俗称碱性电池。
5.水果电池的研究背景。
以色列研究人员宣布已研制出一种利用煮熟的土豆发电的有机电池，具有构造简单、可持续利用等特点。Yissum研究开发公司宣布，将推出一款基于土豆涂层的固体有机电池。这款简易的、可持续的和强大的设备能够为全球很多电力供应不足的国家带来即时的、价格低廉的电力解决方案。这块显示出高效能的电池由锌、铜电极和煮熟后的土豆片制成。土豆煮熟后的发电能力比煮熟前提高10倍左右，从而将供电时间延长至数日甚至数周。另外，毋需置疑的是，土豆电池的成本也大大低于普通商用电池。这款新型电池来源于耶路撒冷希伯来大学的相关技术开发，研究人员发现提高土豆块涂层的盐桥能力后能够通过多种方法产生电力。这种价格低廉、简易使用的绿色能源将提高近16亿欠缺基础电力设施的人民的生活。这种电能可支持照明、通信和信息传输的使用。根据成本分析数据，这种新型的电池比现有的商业电池便宜很多，比如说，它比1.5 Volt D电池便宜5倍，比Energizer E91电池便宜50倍。这种原理的照明能源也比发展中国家常用的煤油灯节约至少6倍的金钱。
6.水果电池的发电原理。
两种金属片的电化学活性不一样，其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子，由于产生了正电荷，整个系统需要保持稳定，所以在组成原电池的情况下，由电子从回路中保持系统的稳定，这样从理论上来说，电流大小是直接和果酸浓度相关的。
二、对水果电池利用率的探究
1.实验分析。
综合以上知识，得出：探究水果电池的利用率实质上是探究水果电池产生的电功率，即产生的电压电流大小。
2.实验器材。
新鲜苹果、橙子和柠檬、橙汁、铁片、铜片、锌片、200mL烧杯若干、灵敏电流计、电压表、计算器、小灯泡、导线若干。
3.实验步骤。
（1）探究电极材料与电流及电压大小的关系。①将铁片、铜片插入橙子（相距大约2cm），用导线将铜片、铁片分别与电流表或电压表的正负极接线柱相连；②记录电表读数；③将铁电极换成锌片，重新测量，记录读数。
（2）探究电解质与电流及电压大小的关系。①将锌片、铜片插入苹果（相距大约2cm），用导线将铜片、铁片分别与电流表或电压表的正负极接线柱相连；②记录电表读数；③将苹果换成柠檬，重新测量，记录读数；④将橙汁倒入烧杯中，将柠檬换成橙汁，重新测量，记录读数。
（3）探究串并联与利用率大小的关系。①将锌片、铜片按顺序分别插入3杯橙汁（相距大约2cm，用细线固定，防止接触），用导线将铜片、铁片串联，再分别与电流表的正负极接线柱相连；②记录电表读数，再将两电极和电压表正负极相连，记录读数；③将锌片、铜片按顺序分别插入3杯橙汁（相距大约2cm，用细线固定，防止接触），用导线将铜片、铁片并联，再分别与电流表的正负极接线柱相连，重新测量，记录读数；④再将两电极和电压表正负极相连，记录读数。
（4）探究水果电池的利用前景：用水果电池点亮计算器。①检查实验用的计算器的额定电压为3V；②根据锌、铜电极做成的橙汁电池能产生0.8V电压，计算出计算器至少需要4杯橙汁串联的电池4×0.8V=3.2V才能启动工作；③将4杯橙汁串联成电池组，用电压表测定电池组的实际电压；④将电池组的电源接到计算器上；⑤如果上述电池组不能使计算器工作，再做适当的调整（如：检查电路是否连接完整，接触是否良好，电压是否足够，串并联是否正确等）。
三、探究结果及分析
1.对于电极材料与电流及电压大小关系的分析。 水果电池是一个原电池，其两电极存在金属活动性上的差异，理论上活动性差异越大的电极作正负极产生的电流越大。实验表明，在常用的电极中，铜锌原电池效果较好。
2.对于电解质与电流及电压大小关系的分析。
水果中含有的酸性物质起到了电解质的作用。往不同水果中插入电极产生的电流大小不同。实验表明，在常见的几类水果中，橙子的效果较好，苹果的效果相对较差。于是我们将橙子榨成了橙汁，重复实验发现，橙汁比橙子产生的效果更好。
下表为其他水果的有关数据。
3.对于串并联与利用率大小关系的分析。
电池的连接可以分为串联和并联两种方式。单个水果电池产生的电压一般较小，供电效果较差，通过多个水果电池串联可以增大总电路中的电压，从而增强其供电效果。
4.水果电池的利用前景：用水果电池点亮计算器实验的分析。
根据上述的实验设计，我们开始将4杯橙汁组成的电池组，用电压表测定它的电压时，发现实际电压只有3.2V，于是我们逐渐增加橙汁电池的个数，当6杯橙汁串联时，实际电压已达到4.7V。按照理论讲此时计算器应该可以工作了。我们把计算器与电池组接通后在显示屏上开始出现启动画面，但不能进入工作状态，只能在断开连接的一瞬间显示出工作画面。于是我们又开始仔细检查实验中出现的漏洞，加强了接触，最终计算器能够正常工作。输入“2014 12 18”可以计算出数值为2044，实验成功。但持续时间较短，产生的电流强度的数值不稳定，无法提供像化学电池一样持续不断的电能。
根据公式I=U/R，电阻很大导致电流很小，这是第一次实验未能取得成功的关键因素。又根据串联电路中电压分配与内阻的关系，当内阻很大时，实际上分配到外部的电压较小，远小于电压表所测值。根据并联电路电阻特点，并联越多，相当于横截面越大，电阻会越小。又根据电压分配特点，电源如果并联，内阻就成倍减小，外部的电压会变大，电流也会变大，电器可能会更快工作。但这与前述实验结论不符。我们询问了物理老师，老师认为这是由于实验误差导致的。我们决定在以后的学习中再做更深层次的研究。
三、结论
水果电池能否做成功，与其选用的电极材料关系很大，在同一个水果中，使用不同材料的电极，其产生的电压也会有很大的区别；所选用的正极材料与负极材料，其极性相差越大，所产生的电压就越高。所选用的负极材料，其化学活泼性越强越好，正极材料的化学活泼性越稳定越好。实验表明，这一规律是符合金属活泼性顺序原理的；同一种水果进行串联时，其产生的电压基本上是成倍增加的，同一种水果或禽蛋进行并联时，电流不会因此而成倍提高；同一个水果或禽蛋所产生的电压或电流不会因为整个水果或半个水果而改变，同一种水果所产生的电压或电流也不会因为个大或个小而改变；水果电池产生的电流强度的数值不稳定，一直往下降。我们实验中所测定的电流强度的数据是测电表中第一次出现的最大的电流强度。
就目前我们所具备的设备条件和知识储备而言，水果电池的应用空间还有待进一步开发，但根据电极材料的探究，我们认为，如果有更好的电极，正确的连接方式，水果电池一定会有良好的表现。
随着科技水平的提高，人们对环境的保护意识也进一步提高，传统工业中存在的缺点也日益暴露出来，水果电池等新兴的环保产品逐渐受到人们的关注。虽然关于水果电池利用率的问题，目前无法得出明确的结论，但是我们应该通过此类实验，主动发现问题，寻找解决方法，努力为科技的进步做出自己的贡献。
一、知识准备
1.原电池。
原电池是将化学能转变成电能的装置。它利用两个电极的电极电势的不同，产生电势差，从而使电子流动，产生电流。原电池又称非蓄电池，是电化学电池的一种。其电化学反应不能逆转，即只能将化学能转换为电能。简单说就是不能重新储存电力，与蓄电池相对。
原电池的构成条件有三个：（1）两种电极材料活性不同；（2）两电极必须浸泡在电解质溶液中；（3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。只要具备以上三个条件就可制成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能是化学电池。
2.金属活泼性顺序。
钾，钙，钠，镁，铝，锌，铁，锡，铅，（氢）铜，汞，银，铂，金。钾最活泼，金最稳定。电极选择氢之前和之后各一种金属。（镁没用过，易爆炸，钠爆炸剧烈。）
3.原电池应用的必备条件。
（1）直接转换成电能输出的装置；（2）金属的腐蚀与防护；（3）判断金属的活泼性；（4）加快反应速率。
4.原电池的种类。
一般按负极活性物质（如锌、镉、镁、锂等）和正极活性物质（如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等）分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大，常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型，并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池，由于其负极（锌）的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类，称为碱性锌锰电池，简称碱锰电池，俗称碱性电池。
5.水果电池的研究背景。
以色列研究人员宣布已研制出一种利用煮熟的土豆发电的有机电池，具有构造简单、可持续利用等特点。Yissum研究开发公司宣布，将推出一款基于土豆涂层的固体有机电池。这款简易的、可持续的和强大的设备能够为全球很多电力供应不足的国家带来即时的、价格低廉的电力解决方案。这块显示出高效能的电池由锌、铜电极和煮熟后的土豆片制成。土豆煮熟后的发电能力比煮熟前提高10倍左右，从而将供电时间延长至数日甚至数周。另外，毋需置疑的是，土豆电池的成本也大大低于普通商用电池。这款新型电池来源于耶路撒冷希伯来大学的相关技术开发，研究人员发现提高土豆块涂层的盐桥能力后能够通过多种方法产生电力。这种价格低廉、简易使用的绿色能源将提高近16亿欠缺基础电力设施的人民的生活。这种电能可支持照明、通信和信息传输的使用。根据成本分析数据，这种新型的电池比现有的商业电池便宜很多，比如说，它比1.5 Volt D电池便宜5倍，比Energizer E91电池便宜50倍。这种原理的照明能源也比发展中国家常用的煤油灯节约至少6倍的金钱。
6.水果电池的发电原理。
两种金属片的电化学活性不一样，其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子，由于产生了正电荷，整个系统需要保持稳定，所以在组成原电池的情况下，由电子从回路中保持系统的稳定，这样从理论上来说，电流大小是直接和果酸浓度相关的。
二、对水果电池利用率的探究
1.实验分析。
综合以上知识，得出：探究水果电池的利用率实质上是探究水果电池产生的电功率，即产生的电压电流大小。
2.实验器材。
新鲜苹果、橙子和柠檬、橙汁、铁片、铜片、锌片、200mL烧杯若干、灵敏电流计、电压表、计算器、小灯泡、导线若干。
3.实验步骤。
（1）探究电极材料与电流及电压大小的关系。①将铁片、铜片插入橙子（相距大约2cm），用导线将铜片、铁片分别与电流表或电压表的正负极接线柱相连；②记录电表读数；③将铁电极换成锌片，重新测量，记录读数。
（2）探究电解质与电流及电压大小的关系。①将锌片、铜片插入苹果（相距大约2cm），用导线将铜片、铁片分别与电流表或电压表的正负极接线柱相连；②记录电表读数；③将苹果换成柠檬，重新测量，记录读数；④将橙汁倒入烧杯中，将柠檬换成橙汁，重新测量，记录读数。
（3）探究串并联与利用率大小的关系。①将锌片、铜片按顺序分别插入3杯橙汁（相距大约2cm，用细线固定，防止接触），用导线将铜片、铁片串联，再分别与电流表的正负极接线柱相连；②记录电表读数，再将两电极和电压表正负极相连，记录读数；③将锌片、铜片按顺序分别插入3杯橙汁（相距大约2cm，用细线固定，防止接触），用导线将铜片、铁片并联，再分别与电流表的正负极接线柱相连，重新测量，记录读数；④再将两电极和电压表正负极相连，记录读数。
（4）探究水果电池的利用前景：用水果电池点亮计算器。①检查实验用的计算器的额定电压为3V；②根据锌、铜电极做成的橙汁电池能产生0.8V电压，计算出计算器至少需要4杯橙汁串联的电池4×0.8V=3.2V才能启动工作；③将4杯橙汁串联成电池组，用电压表测定电池组的实际电压；④将电池组的电源接到计算器上；⑤如果上述电池组不能使计算器工作，再做适当的调整（如：检查电路是否连接完整，接触是否良好，电压是否足够，串并联是否正确等）。
三、探究结果及分析
1.对于电极材料与电流及电压大小关系的分析。 水果电池是一个原电池，其两电极存在金属活动性上的差异，理论上活动性差异越大的电极作正负极产生的电流越大。实验表明，在常用的电极中，铜锌原电池效果较好。
2.对于电解质与电流及电压大小关系的分析。
水果中含有的酸性物质起到了电解质的作用。往不同水果中插入电极产生的电流大小不同。实验表明，在常见的几类水果中，橙子的效果较好，苹果的效果相对较差。于是我们将橙子榨成了橙汁，重复实验发现，橙汁比橙子产生的效果更好。
下表为其他水果的有关数据。
3.对于串并联与利用率大小关系的分析。
电池的连接可以分为串联和并联两种方式。单个水果电池产生的电压一般较小，供电效果较差，通过多个水果电池串联可以增大总电路中的电压，从而增强其供电效果。
4.水果电池的利用前景：用水果电池点亮计算器实验的分析。
根据上述的实验设计，我们开始将4杯橙汁组成的电池组，用电压表测定它的电压时，发现实际电压只有3.2V，于是我们逐渐增加橙汁电池的个数，当6杯橙汁串联时，实际电压已达到4.7V。按照理论讲此时计算器应该可以工作了。我们把计算器与电池组接通后在显示屏上开始出现启动画面，但不能进入工作状态，只能在断开连接的一瞬间显示出工作画面。于是我们又开始仔细检查实验中出现的漏洞，加强了接触，最终计算器能够正常工作。输入“2014 12 18”可以计算出数值为2044，实验成功。但持续时间较短，产生的电流强度的数值不稳定，无法提供像化学电池一样持续不断的电能。
根据公式I=U/R，电阻很大导致电流很小，这是第一次实验未能取得成功的关键因素。又根据串联电路中电压分配与内阻的关系，当内阻很大时，实际上分配到外部的电压较小，远小于电压表所测值。根据并联电路电阻特点，并联越多，相当于横截面越大，电阻会越小。又根据电压分配特点，电源如果并联，内阻就成倍减小，外部的电压会变大，电流也会变大，电器可能会更快工作。但这与前述实验结论不符。我们询问了物理老师，老师认为这是由于实验误差导致的。我们决定在以后的学习中再做更深层次的研究。
三、结论
水果电池能否做成功，与其选用的电极材料关系很大，在同一个水果中，使用不同材料的电极，其产生的电压也会有很大的区别；所选用的正极材料与负极材料，其极性相差越大，所产生的电压就越高。所选用的负极材料，其化学活泼性越强越好，正极材料的化学活泼性越稳定越好。实验表明，这一规律是符合金属活泼性顺序原理的；同一种水果进行串联时，其产生的电压基本上是成倍增加的，同一种水果或禽蛋进行并联时，电流不会因此而成倍提高；同一个水果或禽蛋所产生的电压或电流不会因为整个水果或半个水果而改变，同一种水果所产生的电压或电流也不会因为个大或个小而改变；水果电池产生的电流强度的数值不稳定，一直往下降。我们实验中所测定的电流强度的数据是测电表中第一次出现的最大的电流强度。
就目前我们所具备的设备条件和知识储备而言，水果电池的应用空间还有待进一步开发，但根据电极材料的探究，我们认为，如果有更好的电极，正确的连接方式，水果电池一定会有良好的表现。
随着科技水平的提高，人们对环境的保护意识也进一步提高，传统工业中存在的缺点也日益暴露出来，水果电池等新兴的环保产品逐渐受到人们的关注。虽然关于水果电池利用率的问题，目前无法得出明确的结论，但是我们应该通过此类实验，主动发现问题，寻找解决方法，努力为科技的进步做出自己的贡献。