電池の起電力と分解電圧は電気化学や学生実験でも触れたけど、もういちど理解を深めてみよう
てのひらに、10円と1円をのせれば、 電気化学の三要素 がそろって、電池になります。 デジタル式回路計で、 電圧を測定すると、0ではありません。 これが 電池の起電力です。 電流が流れていないにもかかわらず電圧があるのです。 電池では、電流と電圧が、そのまま比例しません。 電池は単なる電気抵抗ではないのです。 化学反応が電気を起こしているのです。 11円電池は、 ガルバニ電池と言っていいでしょう。
酸化体が多いほど、酸化力(電位)が上がります。 電位は、ネルンストの式で説明されます。
分解電圧を調べるときは、電圧を掃引して、電流を測定します。 これを LSV (リニアスイープボルタンメトリー)ということもあります。 電流電圧曲線から、溶液抵抗の傾きを外挿して、分解電圧を求めます。 理論分解電圧から分解電圧を引いて、 過電圧を求めます。 過電圧を電流密度の対数の関係をターフェルプロットと言います。
電池では、電流を掃引して、電圧を測定します。 求めた電流電圧曲線は、電池の放電の 内部抵抗 を求めるのに使われます。
固体 | 液体 | 気体(真空) | |
---|---|---|---|
固体 |
固固接触 面接触(例: pn接合) 線接触(三相界面)(例:正極合材) 点接触(三相界面)(例:固体電解質) |
固液界面 (例:サスペンジョン) | 表面 |
液体 | 固液界面 (例:電極と電解液) | 液液界面 (例:エマルション) | 気液界面 (表面) |
気体(真空) | 表面 | 気液界面 (表面) | (混合) |
物質は、 様々な状態をとります。 界面や表面 は、ある材料の相と異なる材料の相が接するところです。
電池の内部抵抗は、バルクと界面との両方から生じます。
空間電荷層を含みます。
例 | 備考 | |
---|---|---|
銀|塩化銀電極 | AgCl + e- ↔   Ag + Cl- Eº = 0.2223V* | 温度、 Cl-濃度に依存 |
水銀|塩化水銀電極 | Hg2Cl2 + 2e- ↔   2Hg(l) + 2Cl- Eº = 0.26816V * | 温度、Cl-濃度に依存 |
水銀|酸化水銀電極 | HgO + H2O + 2e- ↔   Hg(l) + 2OH- Eº = 0.0977V * | アルカリ用(アルカリ電池の研究、粘土分散液の研究)、温度、OH-濃度に依存 |
水銀|硫酸水銀電極 | Hg2SO4 + 2e- ↔   2Hg(l) + SO42- Eº = 0.613V * | 酸性用(鉛電池の研究、二酸化マンガンの電解合成の研究)、温度、SO42-濃度に依存 |
「椅子を高く持ち上げたときに消費するエネルギーは、椅子の位置エネルギーに時間をかけて求めることができる」はほんとうか?? 問
銅の電解精錬に使う電力は何のためか?それを節電するにはどうしたらいいか?注意すべき点は何か?? 問