電圧が弱まった水電池に水を入れると回復する理由

質問

防災用の電池として、水電池というものがあると聞きました。水を入れるまでは放電しないから長期間保存が可能、水を入れれば通常の乾電池のようにイオン化傾向の違いで電位差が発生し電流が流れる、というのは理解できるのですが、
なぜ、電圧（電気）が弱まってきたときに再び水を注入すれば電圧（出力）が回復するのでしょうか？
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#160321

「ネルンストの式」をご存知でしょうか？
その中に、「金属イオンの濃度」の項目があります。
イオン化傾向に従って溶け出す方の金属イオンの濃度が上がるに従い起電力が低下します。(逆に析出する方の金属イオンの濃度が上がると起電力は上昇します)
水を入れて溶解する金属イオンの濃度を下げれば、起電力はある程度回復します。
モデルとして、こんな系を考えてみました。
亜鉛板|硫酸銅(結晶)多量|銅板(黒鉛棒でも良い)
水を加えて硫酸銅の一部を溶解すると起電力が生じます。しかし、亜鉛イオン濃度が上がるに従い起電力が落ちます。
底へ水を足し亜鉛イオンの濃度を下げると、起電力は回復します。(陰イオン濃度の効果もありますが面倒なので省きます)
でも、限界は直ぐに来ますけど。

補足

なるほど、ご回答ありがとうございます。

　最初から十分な量（又は最大の量）の水を入れておけば、このようなことが起こらないのではないのではないかと思いますのと、
水電池の場合、入っている水を捨てて入れ直す、ということでしたら合点がいきます。

　アドバイスをいただければ幸いです。