アルカリ電池の化学 | 化学反応 | 電気 – 磁気

アルカリ電池の化学

アルカリ電池(IECコード:L)は、亜鉛と二酸化マンガン(MnO2)の間の電気化学反応から直接電流を供給する一次電池の一種です。アルカリ電池は、亜鉛・炭素電池の酸性の塩化アンモニウム(NH4Cl)や塩化亜鉛(ZnCl2)電解質ではなく、アルカリ性の水酸化カリウム(KOH)電解質を持っているため、この名前がつけられました。他の電池システムもアルカリ電解質を使用していますが、電極の活性材料が異なります。主なアルカリ電池は、電動工具、ラジオ、おもちゃ、リモコンなど多くのポータブルデバイスを動力供給するために不可欠な製品です。アルカリ電池の最も一般的なサイズは、よく知られているAA電池です。アルカリ電池は、低電流を消費するポータブルデバイス、断続的に使用されるデバイス、または代替電源から離れた場所で使用されるデバイス(アラームや通信回路など、他の電力が断続的にしか利用できない場所での使用)に最も一般的に使用されます。

アルカリ電池の化学反応

簡単に言うと、各電池は陽極と陰極を分離して反応を防ぐように設計されています。電池がデバイスに設置され、デバイスがオンになると、回路が閉じ、陽極(例:アルカリ電池の場合は二酸化マンガン)による電子のより強い引力が、回路内のワイヤーを通じて陰極(例:亜鉛)から陽極電極へ電子を引き寄せます。この電池の化学反応、つまりワイヤーを通じた電子の流れが電気です。詳しく言うと、電池は化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換します。化学エネルギーは、例えばZnやLiのような高エネルギー金属に保存されます。これらの金属は遷移金属と異なり、d電子結合によって安定化されていません。さまざまな材料の組み合わせを持つ多くの種類の電池が存在しますが、すべての電池は酸化還元反応の原理を使用しています。電解質によって分離された二つの電極で、自発的な酸化還元反応が起こります。電解質は、イオン伝導性があり電気的に絶縁された物質です。酸化還元反応は、関与する原子の酸化状態の変化を生み出す化学反応です。一方の元素から別の元素へ電子が移動します。その結果、ドナー元素(陰極)は酸化され(電子を失い)、受信元素(陽極)は還元され(電子を得ます)。アルカリ電池では、負極は亜鉛で、正極は高密度の二酸化マンガン(MnO2)です。水酸化カリウムのアルカリ電解質は反応中に消費されず、消費されるのは亜鉛

Chemistry of Alkaline Batteries

 

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