昨日のブログで、鉛筆で塗りつぶしたところに稲妻が落ちた（電子が流れた）理由を説明することになっていました。次の資料をご覧ください。 → 炭電池
p.1 炭素は種々の構造を取り得ます。炭素原子は、通常４つの結合する手を持っています。一番安定しているのは、正四面体の中心と４つの角に炭素がある状態です。ダイヤモンド構造は、この構造が３次元的に連続したものです。力を分散できるので、機械強度的に強いことがわかります。 一方、グラファイト構造は、６角形が平面上に広がったハニカム構造が、層状になっています。左下の図の黒い炭素原子に着目してください。 結合に使っている手は３本です。 したがって、１つ電子が余ります。この電子が自由に動けるので、電気を流す（導電性）性質を持ちます。 このグラファイトは平面としての結合力は強いのですが、層方向には弱く、剥離し易いのです。鉛筆で字が書けるのは、剥離した炭素が紙に移動することによります。鉛筆の芯は電気を通す性質があります。 これが答えです。
p.2 炭電池の作製法を記しました。 備長炭、アルミホイル、ペーパータオル（キッチンペーパー）、食塩、水、釘、リード線があれば電池を作ることができます。
①備長炭の端面に釘を打ち付け、反対側及び周囲をペーパータオルで包む
②飽和食塩水（水100ｇに食塩30ｇ以上溶かしたもの、食塩が溶けずに少し沈殿している状態）の上澄み液を上述のペーパータオルに掛けて十分湿らせる
③ペーパータオルの周りをアルミホイルで包みます。釘が出ていない方をねじっておきます。 アルミホイルが備長炭に接触しないように気をつけてください。
④ねじった部分が負極（陰極）、釘が正極（陽極）です。 LED、豆電球あるいはモーターをリードでこの電極に接続すると、光ったり、モーターが回転します。
⑤回らない時はアルミホイルを握って備長炭・ペーパータオル・アルミホイルの接触を高めてください。あるいは、この電池を２つ作製して直列に並べてみてください。LEDは点灯し易いですが、豆電球は電流が多く流れないと明るく点灯しませんので。 食塩水が乾いてきても点灯しなくなりますので、食塩水を補充してください。アルミホイルが溶けてなくなるまで電池として使えます。
p.3 炭電池の動作原理です。アルミが食塩水に溶けます。その際に電子が発生します。この電子はリード線を伝わって炭の方に移動します。備長炭の凸凹部にある酸素は電子をもらうと水酸化物イオンになり食塩水中に溶けます。ペーパータオルでアルミホイルと炭を隔離するのは、電子をこの電池の外に取り出し、LEDやモーターに供給する必要があります。他の電池も、このように正極と負極の間には、イオンは通過するが電子は通過しない隔膜が存在します。
炭は不純物を吸着してくれます。 ご飯を炊く時に炭を入れておくと、美味しく炊けるそうです。災害時の水の浄化にも使えそうです。災害時のために、備長炭を常備しておくとよいかもしれませんね。