// google adsence用 電気化学の学習帳 | 電気主任技術者のいろは

電気化学の学習帳

2022年2月22日

電気分解

ファラデーの電気分解の法則

析出(電気分解)された物質の量は、流れた電気量に比例する。

1グラム当量の物質を析出させるのに必要な電気量は、物質の種類によらず一定である。(ファラデー定数で与えられる)

ファラデー定数

電気量のモル当量単位としてファラデー(F)が定義されている。言い換えると、電気当量は酸化還元反応の半反応式について1モル当量の酸化還元反応を引き起こす電子の移動量を電荷量であらわしたものである。

電子1個あたりの電荷量 1.60×10-19 [C] 、1mol の物質量6.02 × 1023[個/mol]

1[mol]の電子は1.60×10-19 × 6.02 × 1023 ≒ 96500 [C/mol] の電荷量を持つ。

この電子1molあたりの電気量F=96500[C/mol]をファラデー定数と呼ぶ。

食塩水の電気分解

\(\displaystyle NaCl+H_2O→\frac{1}{2}Cl_2+\frac{1}{2}H_2+NaOH\)

このとき、陽極・陰極で起こる反応はそれぞれ

陽極:\(\displaystyle Cl^{-}→\frac{1}{2}Cl_2+e^{-}\)

陰極:\(\displaystyle H^{+}+e^{-}+OH^{-}→\frac{1}{2}H_2+OH^{-}\)

\(\displaystyle →OH^{-}+Na^{+}→NaOH\)

過去問題:
電験2種過去問【2021年機械 問5】(食塩電解に関する知識)

電気分解での効率

\(\displaystyle \text{電流効率}=\frac{\text{理論電気量}}{\text{実際の電気量}}=\frac{\text{理論積出量}}{\text{実際の析出量}}\)

\(\displaystyle \text{電圧効率}=\frac{\text{理論電圧}}{\text{実際の電圧}}\)

\(\displaystyle \text{電力効率}=\frac{\text{理論電力量}}{\text{実際の電力量}}\)

電池

二次電池

鉛蓄電池

鉛充電池の充放電時の化学方程式は次となる。

\(\begin{array}{ccccc}
\scriptstyle陽極&&\scriptstyle電解液&&\scriptstyle陰極\\
PbO_2&+&2H_2SO_4&+&Pb\\
\scriptstyle二酸化鉛&&\scriptstyle希硫酸&&\scriptstyle鉛
\end{array}\)

\(\small\displaystyle      放電↓↑充電\)

\(\begin{array}{ccccc}
\scriptstyle陽極&&\scriptstyle電解液&&\scriptstyle陰極\\
PbSO_4&+&2H_2O&+&PbSO_4\\
\scriptstyle硫酸鉛&&\scriptstyle水&&\scriptstyle硫酸鉛
\end{array}\)

鉛蓄電池の特徴

  • 起電力は約2Vで、浮動充電は2.15V程度。放電終止電圧は約1.8V
  • 放電終止電圧以下となる放電をするとサルフェーション(電極に白色の硫酸鉛が析出)が生じる。
  • 自己放電が大きい
過去問題:
電験3種過去問【2021年機械 問12】(鉛蓄電池の化学反応)