化学

電池の中でどんな化学反応が起きているの?現役理系大学生ライターが詳しく解説

二次電池って?

image by iStockphoto

二次電池とは、充電できる電池のことです。二次電池を使っている人も多いと思いますが、充電できる電池とできない電池の仕組みは何が違うのでしょうか?二次電池の代表的な鉛蓄電池を例にしてみていきましょう!

鉛蓄電池の放電について

鉛蓄電池は、正極の電極に酸化鉛板、負極の電極に鉛板が使われており、電解質は希硫酸となっています。鉛蓄電池が放電する時、正極と負極で起きている反応を見てみると、

正極 PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O

負極 Pb+SO42-→PbSO4+2e-

正極と負極の反応を合わせると

Pb+PbO2+2H2SO4→2PbSO4+2H2O

ここで、重要なのが、正極、負極で生成したPbSO4はイオンで存在するわけでなく、下に沈殿するわけでもなく、電極に析出しているということなんです。電極にくっついていることで、充電した時にPbSO4が電子を受け取って還元され、元の鉛や酸化鉛に戻るということなんですね。

鉛蓄電池の充電

充電する時は、当然充電する時とは逆の反応が起きるわけですね。

一応反応式を正極負極それぞれ書いておくと、

正極 PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42

負極 PbSO4+2e-→Pb+SO42-

正極と負極の反応を合わせると、

2PbSO4+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO4

充電できる電池が何回も充電と放電を繰り返していると、電極にくっついて析出している物質が少しずつ下に沈殿するなどして、充電しても完全に元には戻らないということが起きているんですね。

燃料電池について

image by iStockphoto

燃料電池には様々な種類がありますが、燃料電池車などにも利用されている水素と酸素を使った燃料電池がよく問題に出てきます。燃料電池は生成物が水と酸素だけなので、環境にいいんですね。

 

燃料電池の化学反応

燃料電池は触媒を使って、

正極 O2+4H++4e-→2H2O

負極 H2→2H++2e-

正極と負極の反応を合わせると、

O2+2H2→2H2O

となります。

電池の種類はたくさん!

電池は本当にたくさんの種類があって、一つ一つどのような仕組みになっているかを見るのはとても面白いですね!しかし、残念ながら全ては受験に出るわけがありません。だから、せめて今日紹介した電池だけは頭に入れていってもらえると嬉しいです!

1 2 3
Share: