アルカリ電池

質問

アルカリ電池の起電力1.5 Vを求める方法を教えてください。

回答No.3

nious · ベストアンサー

No.2 ですが補足します。

(負極) Zn｜Zn(OH)2, KOH(aq), Mn2O3｜MnO2 (正極)

正極の構造は MnO2 の表面に Mn2O3 を固着させたものです。
この電極を KOH 水溶液に浸しています。
2MnO2(固) + H2O + 2e^- ⇔ Mn2O3(固) + 2OH^- ：E°＝0.15 (V)

負極の構造は Zn の表面に Zn(OH)2 を固着させたものです。
この電極を KOH 水溶液に浸しています。
Zn(OH)2(固) + 2e^- ⇔ Zn + 2OH^- ：E°＝ー1.25 (V)

標準電位 (E°) の出典は電氣化学便覧 (第6版)
2つの酸化還元系 (半電池) の出典は Wikipedia
以下を参照して下さい。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%AB%E3%83%AA%E3%83%9E%E3%83%B3%E3%82%AC%E3%83%B3%E4%B9%BE%E9%9B%BB%E6%B1%A0

お礼

ありがとう

回答No.2

nious

なるべく分かり易くする為、電池式を次のように書きますが、
実際のアルカリ電池の構造とは多少異なります。
また ZnO を Zn(OH)2 としていますが、起電力には殆ど影響しません。

(負極) Zn｜Zn(OH)2, KOH(aq), Mn2O3｜MnO2 (正極)
Zn, Zn(OH)2, Mn2O3, MnO2 は全て固体です。

右電極はカソード (正極)：
2MnO2(固) + H2O + 2e^- ⇔ Mn2O3(固) + 2OH^- ：E°＝0.15 (V)
右電極電位：Er＝0.15ー(RT/F)＊ln([OH^-])
Er は KOH の濃度で決まります。

左電極はアノード (負極)：
Zn(OH)2(固) + 2e^- ⇔ Zn + 2OH^- ：E°＝ー1.25 (V)
左電極電位：El＝ー1.25ー(RT/F)＊ln([OH^-])
El も KOH の濃度で決まります。

電池反応：2MnO2(固) + H2O + Zn(固) → Mn2O3(固) + Zn(OH)2(固)
実際には 2MnO2(固) + Zn(固) → Mn2O3(固) + ZnO(固)

起電力：E＝ErーEl＝1.4ー(RT/F)＊ln(1)＝1.4 (V)
[KOH] は共通なので [OH^-] は消えます。
単純に考えると 理論的な起電力は 1.4 (V) で一定、
1.5(V) には為りません。
また電池が消耗してくると、理論的な起電力は変わらないが、
内部抵抗が増加していき出力電圧が減少します。
参考程度に。

お礼

ありがとう

回答No.1

Nebusoku3

以下のサイトに電池の起電力を求める方法がかいてあります。
内部抵抗との関連ですね。
↓
https://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/kairo/kidenn.html

お礼

ありがとう