電気化学電池は、化学反応から電気エネルギーを生成するか、電気エネルギーを使って化学反応を起こす装置である。
主な違いは、ボルタ(またはガルバニック)セルと電解セルの間にある。
ボルタ電池は酸化還元反応から自発的に電気エネルギーを生成する。
電解槽は、非自発的な反応を駆動するために外部の電気源を必要とする。
5つのポイントを解説ボルタ電池と電気化学電池の違い
1.電気化学セルの定義と機能
電気化学電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置(ボルタ電池/ガルバニック電池)、または電気エネルギーを使って化学反応を起こす装置(電解電池)である。
ボルタ(ガルバニック)電池:酸化還元反応から自発的に電気エネルギーを発生させる。ルイジ・ガルヴァーニとアレッサンドロ・ボルタにちなんで名付けられた。
電解セル:電気分解のような非自発的な化学反応を駆動するために、外部電気源を必要とする。
2.反応の自発性
ボルタ電池:ボルタ電池の反応は自然発生的で、外部エネルギー源を必要とせずに自然に起こる。
電解セル:電解槽の反応は非自発的であり、反応を進行させるには電気エネルギーの投入が必要である。
3.電気エネルギーの生産と消費
ボルタ電池:これらの電池は、電池内で起こる自発的な酸化還元反応の結果として電気を生成する。
電解セル:電気メッキや金属の精製など、化学反応を促進するために電気を消費する。
4.構成要素と構造
ボルタ電池も電解電池も、2つのハーフセルから成り、それぞれが別々の酸化反応と還元反応を行う。
どちらも陽極(酸化が起こる)と陰極(還元が起こる)を持っている。
機能上の重要な違いは、セルが電気エネル ギーを生成しているか消費しているかによって生じる。
5.応用例
ボルタ電池:電池や燃料電池など様々な用途に使用され、継続的な電気エネルギー源となる。
電解セル:電気メッキ、金属精製、電気分解のようなプロセスで使用され、電気エネルギーは特定の化学変換を駆動するために使用される。
6.セルの電位
ボルタ電池:セル電位(電圧)は正で、負のギブス自由エネルギーを持つ自発反応を示す。
電解セル:セル電位は負で、外部エネルギー源を必要とする非自発的反応であることを示す。
7.電子の流れる方向
ボルタ電池:電子は外部回路を通して陽極から陰極へ自然に流れる。
電解セル:電子は、外部電源によって強制的に外部回路を通して陰極から陽極に流れる。
8.二重機能
鉛電池のように、ボルタ電池と電解電池の両方の機能を持つ電池もある。電流を供給するときはボルタ電池として機能し、充電されるときは電解電池として機能する。
これらの重要なポイントを理解することは、電圧電池と電解電池を区別するのに役立ち、電池の選択から電気化学を含む工業プロセスまで、様々な用途において十分な情報に基づいた意思決定を可能にします。
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