葉っぱから電気！高校生が身近な植物を使った発電実験に挑戦！

未知の結果が待っている

「次世代太陽電池」

 

はじめまして、山形県立酒田東高等学校理数探究科二年次の佐藤 伶・長沢 碩燈・奥山 大智です。酒田東高等学校の特色である「課題研究」のカリキュラムの中で、３人で研究に取り組んでいます。

 

私たちのグループは、葉緑素を用いた色素増感電池の研究に取り組んでいます。研究を進めるには高価な実験器具やキットが必要なため、クラウドファンディングに挑戦することにしました。

 

この実験が成功すれば、高校生としてほとんど前例のない色素増感太陽電池の研究になります。ぜひこのプロジェクトのご支援・応援をよろしくお願いいたします！
 

 

これまでの実験とこれからの計画の詳細についてはこちらからお読みいただけます。

 

 

研究テーマの設定
先例の少ない植物を使った発電に挑戦

酒田東高等学校の「課題研究」は、まず自分たちで取り組むテーマを探すところから始まります。

 

私たちは３人でそれぞれアイデアを持ち寄ったものの、既に先行研究が進んでいる分野も多く、テーマ決定は難航していました。そんなとき、担当の先生が「植物を使って発電ができるらしい」と教えてくれました。光合成の元になっている葉緑素で、電気エネルギーを生み出せるということに、私たちは非常に興味を持ちました。

 

調べたところ大学で実験・研究がおこなわれていることが分かりましたが、高校生ではおこなうことのできないようなスケールの実験でした。私たちでも研究できる方法がないかと模索した結果、「色素増感太陽電池」に辿り着きました。これは色素を増感剤として用いた電池で、光を当てると電気を生み出すという性質を活用した電池です。

 

この方法であれば、高校生の私たちでも実験に取り組むことができます。しかも、私たちが着目した「葉緑素の成分を分離し、増感剤として用いた色素増感太陽電池」は、まだほとんど前例がないということも分かりました。こうして無事に研究の方向性が定まりました。

 

 

 

実験１

葉緑素の抽出を実践

 

私たちは早速、学校にある機材を使って予備実験を行いました。

 

植物の葉から葉緑素を抽出し、その中に数種類の色素が含まれていることを確認することができました。教科書に載っている葉緑素分離の方法で、実際に葉緑素を分離出来ることがわかったときはとても嬉しく思いました。同時に、研究者としての一歩を踏み出したような気分になりました。

 

 

 

実験２

葉緑素に含まれる色素を分離

 

色素増感電池を作成するためには、葉緑素に含まれるいくつかの色素を分離する必要があります。更に、その色素を用いて電池を完成させるためには、電池作成キットが必要だということもわかりました。

 

しかし、これらの操作に必要な薬品や器具、またキットは、学校には無く、非常に高価なものばかりでした。そこで出てきた案が、クラウドファンディングを使って自分たちの手で資金を集める、というものでした。

 

 

 

本格的な資材をつかって

実験をやり遂げたい！

 

今回、皆様からご支援をいただいて、抽出したあとの葉緑素を種類ごとに分離する「カラムクロマトグラフィー」という操作に必要な薬品をはじめ、下記の資材を購入したいと考えています。購入した資材に関しては担当の先生の指導のもと、適切に管理、使用することを約束します。

 

＜購入する器具や薬品＞
・エタノール　18L
・アセトン　18L
・石油エーテル　18L
・二連球　3個
・カラム　3本
・シリカゲル60　5kg
・バルミューダ　太陽光LEDデスクライト
・色素増感電池作製キット　7個

私たちは、皆様に「アイテム」としてリターンをお返しすることは、残念ながらできません。そのかわり、実験経過や研究成果をご報告するというかたちをとりたいと考えています。研究の過程でどのような実験をおこなっているのか、支援していただいた資金はどのように活用されているのかを、皆様に知っていただきたいです。私たちの先輩であるOBOG の方々や、高校生が新しいことに取り組むということに興味を持ってくださる方々に、ぜひ応援していただきたいと思っています。

 

 

 

高校生でも自分たちの力で

研究できることを証明したい!

 

「課題研究」では2020年3月末に、いったんの節目である課題研究発表会があります。その後3年次になっても研究を進め、6月におこなう、英語による研究成果の発表会をもって修了となります。

 

クラウドファンディングが成功したらすぐに、葉緑素を分離するための実験をおこない、分離した葉緑素で色素増感太陽電池を作成し、電流が流れるかどうか、また流れた場合は色素の種類や量によって電流の強さがどう変化するかを確かめる予定です。

 

課題研究では、限られた時間の中で、自分達で話し合って手際よく実験等を進めていくことの難しさを感じています。しかし、おこなった実験すべてに何らかの結果がついてくるということが、何よりも次の実験へのモチベーションになります。また、今まさに取り組んでいるクラウドファンディングは、酒田東高校だけではなく、山形県の高校生としても新しい試みだと聞いています。新しいこと、誰もやったことがないことに挑戦することに、やり甲斐を感じています。

 

今回のプロジェクトが成功すれば、高校生として、葉緑素の成分を使った色素増感太陽電池という、新しい分野の研究にたずさわることができます。 高校生でも自分たちの力で研究ができる、ということを証明したいと考えています。皆様の応援を、どうかよろしくお願いします！
 

 

 

メンバー紹介

 

佐藤 伶
山岳部部長として部員をまとめ、全員が安全に登山できるように取り組んできました。私は一年次の時から、学校でさまざまな活動に参加してきました。自分自身が疑問を感じていた「制服の着用についての校則」をテーマに、さまざまな実験や調査を行い、二年次から参加している生徒会執行部の仲間とも協力し、実現に向けて活動を行っています。

課題研究では、グループのリーダーとして積極的に実験、記録を行ったり、また、今回のクラウドファンディングのプロジェクトの準備もグループのメンバーや担当の先生とも話し合いながら主体的に進めてきました。

長沢 碩燈
吹奏楽部に所属しています。
課題研究では、｢なぜ？｣のような気付きの視点を大切にしたいと思っています。

奥山 大智
生徒会執行部と英会話部に所属しています。
課題研究で身につけたスキルを今後の生活や進路に役立てていきたいと思います。