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固体電解質とは？化学エネルギーと電気エネルギーの変換について教えてください
- 固体電解質を使った固体型電池では、イオンが伝導することによって化学エネルギーが電気エネルギーに変換されています。
- 具体的な例として、Li+イオン伝導体を使用した場合、Li+イオンが正極から負極へ移動することで化学反応が起こり、その過程でエネルギーが生成されます。
- この生成されたエネルギーは電流となって外部回路を流れ、電気エネルギーとして利用されます。
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リチウム電池については下記、東北大学のサイトをご覧下さい： http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/mizusaki/seminar/li_ioncell.html ここでは、電解質は水溶液系です。 水溶液系には色々問題もありますので、ご質問の「固体電解質」を使いたいというのが最近のテーマで、非常に沢山の発表がなされています。 下記に物質・材料研究機構の例を挙げました。 http://www.nims.go.jp/jpn/news/press/press22.pdf この最後の図を見ておわかりのように、電極の材料と、リチウムイオンの行動は水溶液を用いる場合と全く同じです。 原理的には始めの東北大学のサイトの図にある正極と負極の行動が全てを表しています。固体電解質を使うかどうかは「扱いやすさ」に尽きるのではないでしょうか。 先ほどの質問が閉められてしまったので、追加を挙げておきます。 酸素と水素を反応させると水が出来、そのとき反応熱が出ます。熱は分子原子のランダムな運動の激しさなので、エネルギーの種類としては最も「質の低い」もので、そこから電気・仕事を取り出すには、温度差が必要です。ですから水素と酸素を燃やしてしまうと、取り出せる仕事の量は、熱力学の第二法則、で決まった、温度依存の量になってしまいます。 ところが、「燃料電池」を用いて水素から電子を取りこれを酸素に与えてやるという過程をバラバラにして、燃料電池を作ってやると、同じ水が出来るとき、ほとんど「最高の効率」で電気・仕事を取り出すことが出来ます。それが「電池」の本当のすごさです。 不幸にして、私も「熱力学」に弱いので、最高どの程度のエネルギーが取り出せるか、数字でお示しできませんが、電気・仕事は光よりもさらに質の高いエネルギーですので、電池の将来はエネルギーの将来そのものだと言えるでしょう。 m(__)m
お礼
ご丁寧な説明ありがとうございます。これから、じっくりと読ませていただきます。