一、充放電循環次數對極板硫化程度與放電續航力之影響 (一) 自製鉛蓄電池充放電前、後條件變化：
1. 充電前 50％硫酸電解液 pH 值為—0.7，而充電後 pH 值下降至—1.05（參見表一），
因為在充電過程中會發生電解水的副反應：負極（陰極）生成氫氣（2H＋ + 2e— → H2），
而正極（陽極）除了生成氧氣（2H2O → O2 + 2e— + 4H＋ + 4e—）以外，極板也氧化成 棕黑色的二氧化鉛，水分逐漸減少，因此造成硫酸濃度增加，所以 pH 值下降；比重 也因為硫酸濃度增加而由 1.302 上升至 1.325（參見表一）。放電時會消耗硫酸，並 在兩極板生成 PbSO4和水，因此 pH 值上升至—0.87（參見表一）。
2. 理論上鉛蓄電池在放電時，正、負兩電極皆形成 PbSO4沉積而使質量增加，但是根據 本實驗結果，充放電後負極的鉛片質量增加，而且隨著充放電循環次數愈多，其質量 增加量愈多，然而正極板 PbO2質量卻有減少的趨勢（參見表二）。我們推測隨著充 放電次數越多，會生成不可逆的硫酸鉛結晶附著在負極板上，而造成質量不斷增加；
而正極板的 PbO2附著力不佳，因此實驗觀察到電解液底部常有棕黑色沉積物，使得 質量減少。
3. 從表三可以看出隨著充放電次數越多，負極板上沉積的 PbSO4越多，其晶體也越大 顆；而正極板呈現棕黑色，但是沒有明顯的晶體沉積。
(二) 循環充放電次數與放電續航力：
1. 電池的充放電循環次數愈多，其續航力愈差，兩者呈現負相關，相關係數為—0.9938
（參見圖一、圖二）。
2. 以第五次充放電的續航力作為標準值， 則循環至第 15 次時續航力剩下 71.9％，而第 20 次與第 25 次其殘餘率分別為 59.7％和 51.8％（參見表四）。
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二、失效電池在充電前，加入不同濃度的硫酸鎂，對續航力的恢復效果 (一) 不同濃度的硫酸鎂，對極板表面結構的影響：
在電解液中加入硫酸鎂後進行第 15 次充電，可使負極板的 PbSO4沉積物結構變得較鬆 散容易剝落，隨著硫酸鎂加入的莫耳數愈多，此現象愈明顯。而正極板有加入硫酸鎂的 組別，其沉積物也比對照組少（參見表五）。
(二) 不同濃度的硫酸鎂，對放電續航力的影響：
1. 由圖三可以看出硫酸鎂加入愈多，會使放電續航力增加，兩者呈現正相關，相關係數 為 0.9324（參見圖三、圖四）。
2. 未加硫酸鎂時，第 15 次充放電的續航力為 182 秒，其殘餘率為 71.9％，而加入硫酸 鎂後，可使放電續航力最高增加至 427 秒，其恢復率為 168.7％，比標準值（第五次 充放電）的續航力 253 秒還高（參見表六）。
三、由氫氣、氧氣數據分析不同濃度硫酸鎂之影響
(一) 由實驗二觀察發現，加入硫酸鎂後進行充電，其負極生成氫氣的速率比對照組慢，因此 我們利用排水集氣法，收集單位時間內正、負兩極生成的氣體體積。
(二) 未加硫酸鎂時，兩分鐘平均可以收集到 9mL 的氫氣，而加入硫酸鎂 0.025 莫耳、0.050 莫耳和 0.075 莫耳的組別其氫氣平均體積分別為 8.13mL、8.025mL 和 8.05mL，其 P-value 皆小於 0.01，因此硫酸鎂的加入，確實會降低充電時負極的氫氣生成速率（參見表七）。
正極氧氣的生成速率與硫酸鎂加入與否，則無明顯差異（參見圖五）。
四、硫酸鎂在不同時機點加入電解液，對續航力的影響
(一) 失效電池要先加入硫酸鎂再進行充電，其續航力恢復效果最佳（第三杯，212.6％），
充電後才加入硫酸鎂的恢復率效果其次（第四杯，140.3％）（參見表八）。
(二) 第一次充放電時加入硫酸鎂（第一杯，63.2％），和取出鉛板浸泡硫酸鎂溶液（第三杯，
53.7％），其續航力與對照組（第五杯，67.9％）差異不大，此兩種處理方式對放電續 航力皆沒有顯著影響（參見圖六）。
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五、失效電池在充電前，加入不同鹽類，對續航力的影響
(一) 除了硫酸鎂以外，探討是否有其他鹽類，同樣具有恢復續航力之效果。
1. 硫酸鹽：
(1) 加入硫酸鉀和硫酸鋅的組別其續航力分別為 142 秒和 118 秒，比對照組未加鹽類 時的 182 秒更低，無提升效果（參見表九）。
(2) 加入硫酸銅的組別其續航力為 157 秒，因為銅離子的還原電位比鉛離子高，因此 在負極板形成銅金屬沉積，對續航力無提升以外，起始電壓較低，無法形成蓄電 池（參見表十）。我們推測負極板沉積的銅，會影響鉛極板充電時的反應，因而 導致起始電壓為 1.536V，低於 2 伏特。
(3) 加入硫酸鋁的組別其續航力為 575 秒，比硫酸鎂的 427 秒更佳，硫酸鋁和硫酸鎂 兩者對續航力的恢復率分別為 227.3%和 168.7%。
2. 鎂鹽：
加入硝酸鎂無法形成蓄電池，其中硝酸根具有氧化力，會影響充放電時的氧化還原反 應，起始電壓只有 0.883V，放電至 0V 的平均續航力更只有 16 秒。
(二) 硫酸鉀、硫酸鋅、硫酸銅和硝酸鎂，對鉛蓄電池的續航力皆無提升，而硫酸鎂和硫酸鋁 對續航力則有不錯的恢復率。我們推測和鹽類的晶形有關，硫酸鎂、硫酸鋁和硫酸鉛皆 為單斜晶系（參見表十四），因此在充電過程中，電解液中高濃度的硫酸根與鎂離子或 鋁離子形成的沉澱可以取代不可逆的硫酸鉛結晶，而造成負極板的 PbSO4沉積物結構變 得較鬆散容易剝落（實驗二）。
表十四、鹽類的晶形：
鹽類 硫酸鉛 硫酸鎂 硫酸鋁 硫酸鉀 硫酸鋅 硫酸銅
晶形 單斜 單斜 單斜 斜方 斜方 三斜
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六、探討硫酸鎂對已硫化的車用鉛蓄電極片與失效電瓶的恢復效果 (一) 探討硫酸鎂對已硫化的鉛蓄電極片之影響：
實驗六中，車用電極板每一組電池的起始電壓和蓄電量皆不同，我們推測其原因為汽車 電瓶內部的每一塊極板硫化程度皆不同，進而影響電池的內電阻，所以電池的起始電壓 以及續行力才會有所不同；因此，我們選用各五組的車用電極片，分別作為對照組與實 驗組。
1. 車用電池極片加入硫酸鎂充電後，極片表面構造變化：
實驗六結果顯示，硫酸鎂加入電解液中可使極板表面的硫酸鉛沉積物減少，與對照組 比較，負極鉛板與正極二氧化鉛板上的白色結晶物皆有減少趨勢（參見表十一）。
2. 車用電池極片加入硫酸鎂充電後，其電壓與續航力變化（參見圖八）：
(1) 硫酸鎂的加入，對放電的起始電壓無顯著差異，其 P-value 約為 0.154。
(2) 硫酸鎂的加入，能顯著提升車用電池極片的續航力，其 P-value 約為 0.0235。
(二) 探討硫酸鎂對已失效的車用鉛蓄電瓶之恢復效果：
實驗七收集到的報廢鉛蓄電池，其硫化程度、電解液濃度和失效時間等條件皆不相同，
因此我們以同一顆電池為單位，探討硫酸鎂加入前、後的電壓與 CCA 變化。
1. 由實驗結果顯示，充電後的電壓皆比充電前增加，硫酸鎂加入電解液中對電壓無太大 的影響（參見表十二）。
2. 充電一小時後多數電瓶的 CCA 有增加趨勢，而電解液中加入硫酸鎂後，其 CCA 增加 量皆高於未加入硫酸鎂時（參見表十二、圖九）。
25 七、探討硫酸鎂可能的作用機制
(一) 電池中的氧化還原反應：
1. Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 放電
充電 2PbSO4(s) + 2H2O(l) 正反應E=2.05V 2. 充電時 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) E=－1.23V
3. Pb(s) + H2SO4(aq) → PbSO4(s) + H2(g) E=0.13V (二) 加入硫酸鎂後充電：
(三) 加入硫酸鎂後放電：
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