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令和6年11月3日 (日)

電位プロファイル

74 🖱 電位プロファイル―正極と負極-
制御と結果
電池電圧/V: 1
電極間距離d /cm 1
電極面積A /cm2
電界/V/m 0
導電率 0
電流密度/A/m2 0
電流/A 0
内部抵抗/Ω 0

スライダを操作して、電位プロファイルがどう変化するか確かめてみましょう。


電位プロファイル―正極と負極-

  1 74 電位プロファイル―正極と負極-
©K. Tachibana

横軸に距離、縦軸に電位をとったグラフを 電位プロファイルなどと言います。 グラフの傾きは、 電界の強さを表します。


電気二重層( 金属 |電解液 界面)

- + - M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M グイ・チャップマン層 ヘルムホルツ層
  2 電気二重層( 金属 電解液 界面
03.エネ特 04.機能界面 05 07 エネルギー化学 1224

銅|銅イオン水溶液 1 )


等電位線と電気力線

  3 303
平行平板電極の間の等電位線
© K.Tachibana

等電位線(等電位面)は、平面上(空間中)の電位の等しい点をつないだ線(面)です。 等電位線は、気象の天気図の等圧線、地図の等高線と同じ概念と思ってさしつかえありません。

大きな平行板電極を小間隔で向かい合わせると、電界の強さおよびその方向が、均一になります。 これを平等電界と言います。 でも、板の端の部分では電界が両電極板の外側に出る形になり平等電界ではなくなります。 この現象を端効果たんこうか(縁効果えんこうか)と言います。 https://em.ten-navi.com/dictionary/1763/


  1 電池・電解槽( セル) の 電極 の名称
注目する量 電極の名称 説明
電位 に注目 正極 電位の高い電極、(+)プラス。 正極活物質 は、電池放電時に、酸化剤。
負極 電位の低い電極、(-)マイナス。 負極活物質 は、電池放電時に、還元剤。
電流に注目 アノード 電流が流れ込む電極。酸化反応が起きる電極。 放電するときは負極。 充電式電池では、充電のときは正極。
カソード 電流が流れ出る電極。還元反応が起きる電極。 放電するときは正極。 充電式電池では、充電のときは負極。
05 エネルギー化学 ST1128 🖱 電池の電位プロファイル 電気化学の三要素

電池には電極があります。酸化が起きる極をアノード、還元が起きる極をカソードと呼びます。 以前はアノードを陽極、カソードを陰極と呼びましたが、正極と陽極がまぎらわしいのでアノードと呼びます。 アノードは電流が外部回路から流れ込む極です。カソードは電流が外部回路へ流れ出す極です。 アノード、カソードは電流の向きに注目した呼び方です。 それとは別に正極と負極という呼び方があります。 電位の高い極を正極、電位の低い方を負極と呼びます。 正極、負極は電位の高低に注目した呼び方です。

アノードでは酸化反応、カソードでは還元反応が起きます 2 )


  2 *  化学式の表現
化学種 式の種類
水素 元素記号 H
分子式 H2O
電子式 H:O:H
示成式 H-O-H
構造式 H-O-H
水素分子 分子式(化学式) H2
硫酸アルミニウム 組成式(化学式) 3Al2(SO4)3
炭酸イオン イオン式(化学式) CO32-
アルミン酸イオン イオン式(化学式) [Al(OH)4]-
蛍光体 賦活 (Cr,Ca,Ba,Mg)5(PO4)3Cl:Eu3+
クレーガー=ビンクの表記法 ショットキー欠陥 null⇔2VAl'''+3VO・・
クレーガー=ビンクの表記法 フレンケル欠陥 OO×⇄Oi''+VO・・
ダニエル電池 電池式 Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

化学式には、組成式、構造式、示性式、電子式などがあります。 欠陥 には、クレーガー=ビンクの表記法が使われます。 デジタル情報としては、 SMILES記法などがあります。 また伝統的なファイル形式として、mol形式などがあります。 XML形式としては、CML形式などがあります。



電位プロファイル(例1)
©Shiraya

電位プロファイルと導電率

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電位プロファイルと導電率
© K.Tachibana * , C1 Lab.

導電率は、 物性値です。 ベクトル量なので、導電異方性があれば、方向依存性があります。

導電率は、電流密度を電界の強さの比です。 電界の強さは電位勾配であり、電位勾配を見るには位置に対して電位を示した電位プロファイルが便利です。

また 導電率は、 移動度 と電荷密度の積です。 移動度は粘度に反比例し、 電荷密度は、イオンの濃度に比例します。


Fig 導電性高分子アルミ固体電解コンデンサの電位プロファイル (例2)
©Copyright Shiraya Takaaki, C1 Laboratory all rights reserved.

参考文献


山形大学 准教授

伊藤智博

山形大学 大学院 理工学研究科
C1ラボラトリー
992-8510 山形県 米沢市
城南4丁目3-16
3号館(物質化学工学科棟) 3-3301
Tel: 0238-26-3753
URL: http://c1.yz.yamagata-u.ac.jp/

QRコード
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名称: 教育用公開ウェブサービス
URL: 🔗 https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/
管理運用 山形大学 学術情報基盤センター

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〒992-8510 山形県米沢市城南4丁目3-16

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