セルは、化学エネルギーを電気エネルギーに変換し、電流の電源として機能する器具です。プライマリとセカンダリの 2 つのタイプに分けることができます。プライマリ セルは、一度だけ使用してから廃棄できるタイプのセルです。充電して再度使用することはできません。これは、細胞内で起こっている化学反応が不可逆的であるために起こります。つまり、化学反応は正方向の反応でしか移動できず、外部エネルギーを加えた後でも元に戻すことはできません.最も注目すべき一次電池の 1 つは、酸化銀電池です。
酸化銀電池 – 意味
陽極に亜鉛、陰極に酸化銀を用いた一次電池です。電気化学セルでは、アノード材料は、電子の優れた供給源になることができるようなものでなければなりません。金属は主にアノードとして使用されます。
亜鉛は、Zn(0) から Zn(II) に簡単に変換できるため、優れた還元剤です。亜鉛は、Zn2+ カチオンの形で存在する場合、非常に安定しています。これは、Zn2+ の電子配置が [Ar] 3d10 であるためです。 d 軌道は完全に満たされているため、陽イオンは非常に安定しています。
カソードは、アノードによって放出された電子が堆積し、カソード材料を還元する場所です。ここで酸化銀は銀に還元され、この化学反応の副産物として水酸化物イオンが形成されます。
酸化銀電池は、大容量で安定した放電を維持する小型一次電池です。最初の酸化銀電池 (複数の酸化銀セルの組み合わせ) は、1930 年代にアンドレによって開発されました。オリジナルの亜鉛/銀ボルタ電池の組み合わせは、1800 年代に Volta によって開発されました。
酸化銀細胞化学
カソードとして酸化銀、アノードとして亜鉛を使用する以外に、セル内で水酸化カリウム (KOH) や水酸化ナトリウム (NaOH) などのアルカリ電解液を使用しています。
次の半電池反応がそれぞれの電極で行われます:
Zn + 2OH- → Zn(OH)2 + 2e- (EoZn/Zn2+> 1V)
上記の反応は陽極で起こります。水酸化物イオンの存在下で、亜鉛は酸化され、2 つの電子を放出します。電極の還元電位は非常に正であるため、この反応は自然で実行可能です。
Ag2 O + 2e- + H2 O → 2Ag↓ + 2OH- (EoAg+/Ag> 1V)
上記の反応はカソードで起こります。陽極から放出された電子は、酸化銀陰極に堆積します。この反応の正極還元電位が高いため、銀(I)イオンは容易に銀(0)に還元されます。銀が沈殿します。
2 つの個々の半細胞反応を組み合わせて、全体的な細胞反応を得ることができます。
Ag2O + Zn + H2 O → 2Ag↓ + Zn(OH)2
セルの開回路電圧は約 1.55V です。
特性と用途
酸化銀電池は、高いエネルギー対重量比を提供します。つまり、比較的軽い重量で高エネルギーを生成できます。耐久性に優れています。現在の負荷に対して高い許容容量を備えています。小さなボタンから大きなバッテリーまで、さまざまなサイズがあります。
電子産業で無限の用途があります。これらの電化製品は電流の安定した放電と小さなセルサイズを必要とするため、電卓や時計で最もよく使用されます。液晶ウオッチには、電解質材料に水酸化カリウムを用いたセルが使われています。セルが電解質として塩化ナトリウムを使用している場合、デジタル時計で使用するのが望ましいでしょう。
補聴器などの医療機器や、ポケットベルやカメラなどのその他の機器で使用されています。
大型の酸化銀セルは、日常生活の用途には実際には使用されていません。それらは、潜水艦や魚雷などの軍事目的で使用されます。航空宇宙工学において幅広い用途があります。興味深い事実の 1 つは、アポロ宇宙ミッションで月面バギーに電力を供給するために使用されたことです。
欠点
酸化銀電池にはいくつかの利点がありますが、主な欠点の 1 つは、電解液の塩基性が高いため、陽極材料、つまり亜鉛が腐食する可能性があることです。セルの容量を維持することがますます難しくなるため、腐食は非常に望ましくない状態です。電解質の電気分解が起こり、水素ガスが生成されます。細胞が膨張し、細胞内の圧力が上昇します。
この腐食に対抗するために、少量の水銀が使用されています。しかし、水銀の使用はお勧めできません。水銀を使用せずに酸化銀電池を製造する取り組みが進行中です。
もう一つの欠点は、それが高価であることです。このため、小型の酸化銀電池のみが商用目的で使用されています。大型セルは商業的に使用されていません。
結論
酸化銀セル ノートは、このセルの化学、歴史、用途を理解するのに役立つことを目的としています。これは、最も広く使用されている初代細胞の 1 つです。細胞内で起こっている化学反応は不可逆的です。電極材料がこれら2つの金属で構成されているため、銀亜鉛セルとも呼ばれます。このセルは、アルカリ電池に比べて放電曲線がフラットです。リチウムイオン電池と比較すると、ランタイムが長くなります。熱暴走の問題 (リチウムイオン電池でよく見られる問題) は発生しません。
