電気化学セルとは何ですか?どのように機能しますか?
電気化学セルは、内部で発生する化学反応から電気エネルギーを生成するか、供給された電気エネルギーを使用して内部で発生する化学反応を促進するデバイスです。基本的に、これらのデバイスは、化学エネルギーを電気エネルギーに、またはその逆に変換する機能を備えています。たとえば、テレビのリモコンや時計などの多数の電気機器に電力を供給するために使用される通常の 1.5 ボルトのセルは、電気化学セルの一般的な例です。
ガルバニ電池とボルタ電池は、セル内で発生する化学的事象の結果として電流を生成できるセルを表すために使用される 2 つの用語です。一方、電解セルは、電流が流れるとセル内で化学反応を引き起こすセルです。
電気化学セル
<オール>3.) 電解質と接触している電極の電極電位は、電解質と接触しているときに電極が電子を失ったり獲得したりする傾向を表します。これらの電位の値は、これらの電位の値から全体的な細胞電位を予測するために使用できます。ほとんどの場合、電極電位は、測定用の参照電極 (既知の電位の電極) として機能する標準水素電極を使用して測定されます。
一次細胞と二次細胞は 2 種類の細胞です。
一次細胞: 本質的に使用され、廃棄されるガルバニ電池です。これらのセルで電気化学反応が起こることは、本質的に不可逆的です。したがって、反応物質は電気エネルギーを生成するために排出され、反応物質が必要最低限のエネルギーまで消耗した後、セルは電流の生成を停止します。
二次セル: (充電式バッテリーとも呼ばれます) は、可逆反応を伴う電気化学セルです。つまり、ガルバニック セルと電解セルの両方として機能します。
二次電池 (充電式電池とも呼ばれます) は、反応が可逆的な電気化学電池です。つまり、電池はガルバニ電池と電解電池の両方として同時に機能します。
一般的に言えば、ほとんどのメイン バッテリー (直列、並列、またはその 2 つの組み合わせで接続された多数のセルで構成されている) は、非効率的で環境に有害な技術であると考えられています。これは、それらの製造プロセスが、含まれているエネルギーの約 50 倍を消費するという事実によるものです。それらにはいくつかの有害な金属も含まれているため、有害廃棄物に分類されます.
電気化学セルは次のカテゴリに分類されます:
電気化学反応で使用される細胞は、2 つのカテゴリに分けることができます。
<オール>2.電解セル
ガルバニ電池:-
化学ポテンシャル エネルギーを電気ポテンシャル エネルギーに変換するために、ガルバニ電池は互いに接続された 2 つの半電池で構成されています。それは自発的な化学反応の結果として起こります。ガルバニ電池は 2 つの半電池で構成されており、各半電池には電解液に浸された電極が含まれています。還元反応と酸化反応の間に電位差を生じさせることにより、2 つの反応が直接化学的に接触するのを避けることができます。酸化反応中、電子は環境に放出され、還元反応で利用される前に外部回路を通過します。
ガルバニ電池の働き:-
ガルバニ電池は、比較的単純な方法で動作します。これには、最終結果として電気エネルギーを使用可能な形に変換できるようにする化学反応が伴います。化学エネルギーを電気エネルギーに変換するために、ガルバニ電池は、酸化還元反応中に発生する電子間のエネルギー移動を利用します。以下は、ダニエル セル (ガルバニ電池) のカソードとアノードで発生する反応です。
カソード:Cu²⁺ + 2e⁻→ Cu
アノード:Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
ガルバニ電池には、酸化と還元のサイクルを通じて電子の流れを分離する能力があり、その結果、半反応が生じ、両方をワイヤに接続して、そのワイヤを横切る電子の流れの経路を作成します。ガルバニ電池は、酸化と還元のサイクルを通じて電子の流れを分離するために使用される電気化学電池の一種です。このタイプの電子の移動は、ほとんどの場合、電流と呼ばれます。このような電流は、回路を完成させ、時計、テレビ、その他の電子機器などの任意のデバイスで出力を受信するために、ワイヤに流すことができます。
電解セル:-
電解セルは、電子の流れに加えて、塩橋、2 つの電極、およびアノードからカソードへの電子の流れを必要とするという点で、ガルバニ電池と非常によく似ています。それにもかかわらず、2 つの電極はさまざまな方法で互いを区別することができます。とりわけ、電解槽は電気エネルギーを化学エネルギーに変換するため、その逆ではありません
電解セルの働き:-
溶融塩化ナトリウム (解離した Na+ 陽イオンと Cl- 陰イオンを含む) の電気分解は、電解セルを使用して行うことができます。
下の図では、プロセスを示すために、2 つの不活性電極が溶融塩化ナトリウムに浸されています。電流がカソードを通過して負電荷が発生すると、カソードは電子が豊富になります。これは、正に帯電したナトリウム イオン (Na+) によって負に帯電した陰極に引き付けられます。
塩素原子は、正に帯電しているカソードに引き寄せられます。その結果、塩素ガスが電気化学セルのアノードで形成されます。以下は、化学式と全体的な細胞反応です:
陰極：Na⁺+e⁻→Na×2
アノード:2Cl⁻ → Cl2 + 2e⁻
細胞反応:2NaCl → 2Na + Cl₂
結論
電気化学セルは、化学プロセスから電気エネルギーを生成するか、電気エネルギーを使用して化学反応を引き起こすことができるデバイスです。一般的なガルバニ電池には、一般消費者向けの 1.5 ボルトの電池が含まれており、これが一般的な例です。
電気化学セルは電気エネルギーを生成することができ、それを使用して化学エネルギーを生成できます。
ガルバニ電池またはボルタ電池、電解電池、燃料電池、充電可能および非充電式電池は、さまざまな種類の電気化学電池です。
ガルバニ電池は、電池内に含まれる化学物質によって生成されたエネルギーを利用して電気エネルギーを生成します。これらのバッテリーは再充電することができます。
