我們如何利用樹上的電能來點亮 LED 燈泡？

 

 您所描述的聽起來像是「樹電池」或簡單生物電實驗的變體，人們利用樹木或植物的少量電力為低能耗設備（例如 LED 燈泡）供電。這個概念類似於經典的「馬鈴薯電池」實驗，其中電極（通常是鋅和銅）與馬鈴薯中的電解質之間的化學反應會產生小電流。對於樹來說，它的工作原理類似，但利用樹的天然電解質和水分來產生小電壓。

它是如何運作的？

樹木和植物含有水和各種可以作為電解質的離子（如鉀、鈣和鎂）。透過將兩種不同的金屬插入樹中，樹內的水分和電解質有助於產生電化學反應，在兩個電極之間產生小電壓。基本步驟包括：

• 兩個電極：就像馬鈴薯電池一樣，兩個電極通常由不同的金屬製成，通常是銅和鋅。
• 電化學反應：當兩個電極插入樹時，金屬反應性的差異導致電子通過樹的水分從一種金屬流到另一種金屬，產生小電流。
• 低壓 LED 燈：產生的少量電力通常足以為低能耗 LED 燈泡供電，儘管燈光可能會非常暗。

為什麼它有效

這個實驗背後的原理在於電池的基本化學：

• 樹木中的電解質：樹木的汁液和水分透過其組織輸送營養物質，起到電解質的作用，就像類似實驗中水果和蔬菜的酸性或中性 pH 值一樣。
• 電子流：兩種金屬（銅和鋅）之間的電位差驅動電子流，產生電流。當電流流過電路（例如包含 LED 的電路）時，它會產生足夠的能量來發光，即使只是微弱的光芒。

限制

• 低功率輸出：此類實驗產生的功率非常小。雖然它足以點亮低功率 LED，但不足以為更大功率的設備供電。
• 樹木健康：在小規模實驗中，對樹木本身的影響通常很小，但反覆或大規模地將金屬電極插入樹幹可能會隨著時間的推移而損壞樹木。
• 效率：這種設定不是一種高效率或實用的電力來源。這更像是一個有趣的、有教育意義的實驗，旨在展示電的基本原理。

使用的樹木類型

雖然您在影片中看到的特定樹木可能沒有提及，但一些含水量高的樹木更適合此類實驗。樹液流量高或儲存大量水的樹木（如楓樹、樺樹或橡樹）可能效果更好，因為它們含有更多電解質以促進電化學反應。

科學研究與創新

一些研究人員正在更大規模地探索植物能源。這個想法是利用樹木和植物產生的少量生物電為森林中的感測器或小型環境監測設備供電。這些感測器可以收集有關環境的數據，而不需要傳統的電池或太陽能。

例如：

• 荷蘭的一個名為Plant-e 的計畫致力於從活體植物和微生物燃料電池中獲取電力，以產生可持續的能源。雖然它仍處於早期階段，但它為感測器等低功耗應用帶來了希望。

結論

利用樹上的電能點亮 LED 燈泡的實驗是一種創造性和教育性的方式，可以展示電化學反應和自然能源產生的原理。雖然產生的電量很少，但它凸顯了生物能源和替代能源的迷人潛力，即使它們尚未實現大規模使用。