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🔋C1 Laboratory
戦後、 米沢高等工業学校 が山形大学工学部になってから工学部には高分子、化学、機械、電気の学科があり、高分子化学(H)、材料(T)、応用化学(C)、化学工学(K)、機械工学(M)、精密機械(S)、電気工学(E)、電子工学(A)の専修コースに分かれていた。 そのうち化学系には応用化学系( C1 :電気化学 、C2:分析化学、C3:天然物、C4: 石油化学)があり化学工学系(K1:流体・伝熱、K2:反応工学、K3:粉体工学、K4: プロセス制御)というように それぞれの学問体系に研究室が割り振られていた。 その後、C5:合成化学、C6:無機材料化学、C7:有機材料化学の研究室が増えた。
| 🧪 化学 | ⚡ 電力 | 💪 力学 | 🌟 光 | 🔥 熱 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 🧪 化学 ( G ) | 化学反応 状態変化 |
👨🏫
二酸化炭素センサー
湿度センサー
|
◇ 鉄砲 ( 火薬) | 👨🏫 化学発光 | 👨🏫 燃焼 バーナー ◇ 暖炉 ◇ 燃料 |
|
⚡電力
eV, FE |
◇ 蓄電池 (電解) | 変電、 インバータ |
👨🏫
モーター
2
)
🔊スピーカー |
◇ LED |
👨🏫
ヒーター
電気炉
Q=I2R |
| 💪 力学 (pV) | ◇ 高圧合成 |
👨🏫
発電機
🎤マイク |
リンク、カム | ◇応力発光 | 👨🏫 ヒートポンプ pV=nRT |
| 🌟 光(hν) | ◇ 光合成 銀塩写真 フォトレジスト |
👨🏫
太陽電池 イメージセンサー |
◇蛍光 | 👨🏫 ◇ 電子レンジ | |
| 🔥 熱(RT, kB T) | ◇ 加熱合成 | 👨🏫 熱電変換 温度センサー |
👨🏫
🚂
熱機関
pV=nRT |
◇
白熱電球
( 黒体放射) |
電力量はエネルギー、単位はワットアワー。電力はパワー、単位はワット。単位を意識すれば間違えません。 ちなみに 力はフォース、単位はニュートン。
| 項目 | 平衡論 | 速度論 | |
|---|---|---|---|
| 🧪 化学 ( G ) | 平衡定数 | 反応速度 | |
| ⚡ 電気( nFE, eΦ) | 起電力 | 分解電圧 | |
| 🔥 熱(RT, kB T) | 熱力学 |
| 電池 | 電池式 | 性質や特色 | |
|---|---|---|---|
| 歴史的電池 |
1800
ガルバノ電池 (ボルタ電堆) |
Zn|H2SO4aq|Cu | 銅は単なる集電体。正極活物質は酸素。 |
| ダニエル電池 | Zn|Zn2+aq||Cu2+aq|Cu | 正極活物質と負極活物質が分離。集電体は反応系を兼用 | |
| 一次電池 | 1888 乾電池 4 ) | Zn|NH4Claq|MnO2, C|C | 正極活物質に酸化物(固体)とバインダーを採用。正極合材。 負極活物質の 亜鉛は両性金属なので、アルカリに溶けてしまう。 |
| 1950 アルカリ乾電池 | Zn | KOHaq | MnO2 ,C | Ni | ||
| 1970 リチウム電池 | Li | LiClO4,PC | MnO2,C | SUS304 | 有機電解液 採用。 | |
| 二次電池 | 1991 リチウムイオン電池 5 ) | (-) Cu | C | LiPF6,EC+DEC | LiCoO2, C | Al (+) | |
| 鉛電池 | 鉛は両性金属だが、硫酸には溶けない。 | ||
| ニカド電池 * | Cd|Cd(OH)2|KOH aq|NiOOH | 亜鉛と違って カドミウムは両性金属でないのでアルカリに溶けない。 | |
| ニッケル水素電池 | MH|KOH aq|NiOOH | 水素吸蔵合金はアルカリに溶けない。 | |
イタリアの解剖学者Lugi Galvani(1737-1798)は、蛙の解剖に端を発した二つの異種金属を接触させたときに流れる電流を動物電気と称した(1979)。 この現象は直ちに同国のAlessandoro Count Volta(1745-1827)により追試され、ボルタの電堆として実証された(1800年3月)。 Galvaniの業績をたたえてこの種の電池を ガルバニ電池と呼んでいる。
燃料電池自動車は、燃料電池で電気を作り、 モーターを回して走る。 「MIRAI」に搭載された燃料電池は、 水素を燃料にする酸素水素燃料電池だ。 タンクに充填された 水素は電池の 負極活物質で、 水電解の逆反応を使う。単セルの 起電力は室温で 1.2V。それを370セルつないで1スタックとする。
*しかし、現状では、水素は化石燃料を 水蒸気改質して作る。 水素を水電解で作ったとしても、水電解のための電力は 化石燃料から作る。
全体的な本質から見れば、 燃費/電費を改善するには、やはりタイヤや機械による熱損失を下げるしかなさそうだ。
水を水素と酸素に熱分解しようとしたら、2500度もの高温が必要です。 電気を使えば、室温で乾電池をふたつ直列につなぐだけで、水素と酸素に 電気分解できます。 水電解です。
25 ℃、1 atmでの 平衡電位の差を理論分解電圧と言い、1.23 Vです 10 ) 。 理論分解電圧は、自由エネルギーより計算され、理論稼働電圧は、 エンタルピーから計算されます 11 ) 。
| 電池式 |
組み立て後:Cu|C|LiPF6 EC+DEC|LiCoO2
,C|Al 充電後:Cu|C6Lix|LiPF6 EC+DEC|Li1-xCoO2 ,C|Al |
| 負極 反応 | 6C+xLi++xe-=C6Lix Eº = -3V |
| 正極 反応 | LiCoO2=xLi++xe-+Li1-xCoO2 Eº = 0.7V |
| 全反応 | |
| 起電力/V | 3.7 (公称電圧) 18650リチウムイオン電池は1セルの公称電圧が3.6Vまたは3.7V |
| 最低放電終了電圧/V | 2.5~2.75V |
| 実用電池容量/mAh | 1200~3300mAh |
| 理論電池容量/mAh | |
| サイクル寿命/回 | |
|
理論重量容量密度
( 理論容量 ・ 電力原単位 ) /mAh/g |
157.7mAh/g |
|
理論重量エネルギー密度
/mWh/g |
583.5 |
| 実用 重量エネルギー密度 | 200~250Wh/kg 程度 * |
| 形状・寸法 | 円筒型 (18650の例 18は直径18mm、65は長さ65mm、0は円筒形) 2170や4680も * * 、 ラミネート型 |
| 重量 | |
| 用途 | 住宅、 自動車、 スマホ |
12 ) https://led-outdoorgear.biz/wp/18650-pse/ F=96485.33212331