電池・電気分解の覚え方

NaS電池
マイNaS電池ある?

電池の起電力の比較
二角一味の缶イチゴ、なに!那須のにいちが離散リーチよ

電気分解
インドのギネス缶で、酔う晴郎さんさ

電池・電気分解

電池とは

電池は、酸化還元反応により放出されるエネルギーを電気エネルギーに変換する装置です。

電池は一次電池と二次電池に大別されます。

一次電池

一次電池は、放電のみ、一回だけ使用可能な電池です。

乾電池等がこれにあたります。

二次電池

二次電池は、充電可能な、繰り返し使用できる電池です。

いわゆる蓄電池です。

電池の起電力

起電力は、電池の両電極間に生じる電位差です。

日常では電圧といっています。

起電力は、両電極のイオン化傾向の差が大きいほど大きくなります。

つまり、電池の起電力は両電極のイオン化傾向の差に依存します。

主な電池の起電力

危険物取扱者試験では、電池の種類ごとの起電力が問われることがあります。

出題頻度はそれほど高くはありませんが、覚えていれば得点できる問題なので、できる限り覚えておきたいところです。

一次電池の起電力

マンガン電池       1.5V:いわゆる乾電池
アルカリ・マンガン電池  1.5V:いわゆるアルカリ電池

リチウム電池       3.0V:いわゆるボタン電池

二次電池の起電力

ニッケル・カドミウム電池 1.3V:乾電池型充電池(古い)
ニッケル・水素電池    1.35V:電池型充電池

鉛蓄電池         2.0V:自動車用バッテリー等

ナトリウム・硫黄電池   2.1V:大規模蓄電池等
(NaS電池)

リチウムイオン電池    4.0V:パソコン等電子機器のバッテリー等

ナトリウム・硫黄電池(NaS電池)

ナトリウム・硫黄電池(NaS電池)は、負極にナトリウム(Na)、正極に硫黄(S)、電解質にβアルミナを使った二次電池です。

語呂:マイNaS電池ある?
マイNaS   :マイナス極(負極)がNa、S
電池     :電解質
ある?    :(β)アルミナ)

危険物第3類、禁水性物質であるNaを使用しているので、火災時には水系消火剤を使用できません。
平成23年(2011年)にNaS電池の火災事故が発生、消火困難で、鎮火まで約2週間を要しました。

この事故から10年以上経過していますが、NaS電池が原理的に消火困難であることに変わりはありません。
一定程度以上の頻度での出題は続くものと考えられます。

電池の起電圧の比較

電池の起電力は、傾向として次のような関係になります。

家庭用電池<事業用・産業用電池<精密機器用電池

家庭用電池

ニッケル・カドミウム電池(1.3V)
<ニッケル水素電池(1.35V)
<マンガン電池、アルカリ電池(1.5V)

ミニ四駆をやったことのある方ならわかるのではないでしょうか。

事業用・産業用電池

鉛蓄電池(2.0V)<ナトリウム・硫黄電池(NaS電池)(2.1V)

精密機器用電池

リチウム電池(3.0V)<リチウムイオン電池(4.0V)

語呂:二角一味の缶イチゴ、なに!那須のにいちが離散リーチよ
(ニカド一味が缶詰のイチゴをつくっています。那須のにいちは離婚が近そうです。那須のにいちは那須与一のお兄さんでしょうか)
二角(にかど):ニッカド(ニッケル・カドミウム電池)
一味の    :1.3V
缶      :乾電池
イチゴ、   :1.5V
な      :鉛蓄電池
に!     :2.0V
那須の    :NaS電池
にいちが   :2.1V
離      :リチウム電池
散      :3.0V
リーチ    :リチウムイオン電池
よ      :4.0V

電気分解

危険物取扱者試験では、両極に何が発生・析出するか、両極で起きているのは酸化反応か還元反応か、ばかり問われます。

仕組みを理解しようとすると、多少の時間を要することになります。
しかし、問われる事項が限られているので、結果を丸暗記することで時間を節約できます。

もちろん、仕組みを理解する勉強法の方がいいのですが、得点効率だけで考えれば丸暗記がおすすめです。

前提:電極が金、プラチナ(白金)または炭素
(危険物取扱者試験ではこれら以外は出題されません)

陰極

銅や銀または水素が発生
→電解質にイオン化傾向が小さい銅や銀がなければ水素が発生
還元反応(電子を与えられる)

陽極

ハロゲンまたは酸素が発生
→電解質にハロゲン(塩素、ヨウ素等)がなければ酸素が発生
酸化反応(電子を失う)

語呂:インドのギネス缶で、酔う晴郎さんさ
(インドで映画好きな男性がビールで酔っ払っています)
イン  :陰極
ドの  :銅
ギネ  :銀
ス   :水素
缶で、 :還元反応
酔う  :陽極
晴郎  :ハロゲン(塩素、ヨウ素等)
さん  :酸素
さ   :酸化反応