オームの法則について質問

質問

オームの法則について教えて下さい。電気分解をやっていますが、ステンレス版を並列に何枚か繋いで、水の中に入れています。最も効率のいい（大量に分解が出来て、電力を最も使わないかたち）方法を教えて下さい。

回答No.4

ORUKA1951

★オームの法則とは、「回路中のある素子の両端に現れる電圧は、その素子の抵抗と電流に比例する」というものです。電気分解には直接は関係しません。
★電力とは、電圧と電流を掛け合わせたものです。
　したがって、電気分解には直接は関係しません。発熱量(ジュール熱 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB%E7%86%B1 )を計算できますが、これは電流と電圧が決まれば、必ず発生するものです。電圧を半分にしても電流を倍にしても発熱量は同じ。
★電気分解の量は、流れる電気素量--電流--に比例します。何クーロン流れたか？

　したがって、考察すべきは、電気分解回路中に以下に大量の電流を流すかと、電気分解・・たとえば水の電気分解なら、水の電気分解に必要な電圧は決まっています（1.23V（25℃）以上）から、
　(電流)　＝　(電圧) ／(抵抗)　オームの法則
より、
・電圧が一定なら抵抗が少ないほど、(反比例)して大量の電流が流れます。
・抵抗が一定なら電圧が高いほうが(比例)電流が流れます。

　一方、そのときの消費電力は、
　消費電力(発熱量に等しい)＝（電圧）×(電流)　＝　(電圧)^2 ／(抵抗)
から、
・電圧が一定なら、抵抗に反比例して消費電力は小さくなります。
・・・・・電圧が一定なら、電気分解される量と消費電力は比例するので
「最も効率のいい（大量に分解が出来て、電力を最も使わないかたち）方法」はないことになります。
・抵抗が一定なら、電圧を上げると消費電力はその２乗に比例しますが、電流値は比例なので
　「最も効率のいい（大量に分解が出来て、電力を最も使わないかたち）方法」は、電圧を下げると良いことになります。

　しかし、最低電圧は決まっていますから、電気分解回路は電気分解が起きる最低電圧であれば、電圧が固定されるため
「最も効率のいい（大量に分解が出来て、電力を最も使わないかたち）方法」はないことになります。

回答No.3

morimot703

補足です。
ステンレス板が、酸化されると抵抗が増えるので、
頻繁に、陽極と陰極を入れ替えて、発生する水素で、還元したら
と思います。
表面積は、できるだけ広い方がいいので、
ステンレス板をサンドペーパでこすっておくとか（効果は？）

思いつきで恐縮ですが、
製造直後のチタンは、網状ですので、一番いいと思います。
費用が、、、ですね。

回答No.2

morimot703

オームの法則は、
導体の電気抵抗は、断面積に反比例し、長さに比例する
というものです。
＞電力を最も使わないかたち
ということは、分解に多く電力が使われて、発熱になって消える電力を
少なくすることです。
分解の量は、電流に比例します。
発熱は、電気抵抗に比例し、電流の２乗にも比例します（直列なら）

電源→銅線→ステンレス板→水→ステンレス板、、、→電源
という回路（直列回路）で考えると、
全体として「抵抗」を小さくして、電流をたくさん流すほど、分解の量は、増えます。
しかし、回路の中で抵抗が大きい部分での発熱も、電流をたくさん流すほど、増えます。
銅線は、太く。ステンレス板は、水に触れる面積を広く（並列に何枚か繋ぐ）
水の距離は短く＝陽極のステンレス板と陰極のステンレス板の間隔を
できるだけ狭める（もちろん、ショートしないように）
それから、
水のPHが７より離れるほど、水の抵抗は、小さくなります。
ただし、水素とかのガスが発生します（この辺はいわずものが　ですね）

回答No.1

rukuku

はじめまして

大学院（修士）で電気化学を学びました。
具体的なことがわからないので、一般論で回答します

＞大量に分解が出来て
副反応（目的とする化学反応以外の化学反応）が起こらなければ、生成物の量は電流に比例します。

＞電力を最も使わないかたち
電流が確定したら、電力を下げるには電圧を下げるしかありません。
電気分解のときの「抵抗」には以下のものがあります。
１．電解液の抵抗
２．原料物質・生成物の拡散
３．活性化エネルギー
これらの抵抗を下げれば、電力が下がります。

１．
一番手っ取り早いのは、両極のステンレス板の間隔を狭くすることです。
これによって、電解液による抵抗を小さくできます。

２．
電極表面の「拡散」による抵抗を小さくするためは、電解液の撹拌や超音波の使用が有効です。

３．電極を「ステンレス板」と限定してなければ、より「触媒効果」の高い電極があるかもしれません。（価格や耐久性の面で、ステンレスに勝てない可能性もありますが）