ガルバニ電池としても知られるボルタ電池と電解電池は、どちらも電気化学電池の一種である。しかし、これらは異なる原理で作動し、異なる目的を果たす。
ボルタ電池は、自然発生的な化学反応から電気エネルギーを生成する。
電解槽は、電気エネルギーを使って非自発的な化学反応を促進する。
これらの違いを理解することは、実験機器や消耗品の購入に携わる人にとって非常に重要です。それは、特定の用途に適切なデバイスを選択することに影響します。
5つのポイントを解説ボルタ電池と電解槽の違い
1.化学反応の性質
ボルタ電池（ガルバニ電池）：
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自発反応： ボルタ電池の化学反応は自然に起こり、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。これが電池の動作原理である。
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正のセル電位： ボルタ電池のセル電位（電圧）は常にプラスであり、反応がエネルギー的に有利であることを示している。
電解セル：
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非自発的反応： 電解槽は、外部からの電気エネルギーを使って非自発的な化学反応を促進する。このプロセスは、水の水素と酸素への分解など、電気分解でよく使用される。
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外部電源が必要： 電解槽は、自ら電気エネルギーを生成するボルタ電池とは異なり、機能するために直流（DC）電源を必要とする。
2.電極の機能と電荷
ボルタ電池
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陽極（酸化）： ボルタ電池では、陽極は酸化が起こる電極で、電子を外部回路に放出する。
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陰極（還元）： 陰極は還元が起こる電極で、外部回路から電子を引き寄せる。
電解セル：
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陽極（酸化）： ボルタ電池と同様、電解電池の陽極は酸化が起こる場所である。ただしこの場合、陽極は通常電源のプラス端子に接続される。
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陰極（還元）： 電解セルの陰極は還元が起こる場所だが、電源のマイナス端子に接続される。
3.アプリケーションと用途
ボルタ電池：
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電池の動作： ボルタ電池は電池に使用され、携帯可能で自己完結型の電気エネルギー源を提供する。アルカリ電池や充電式リチウムイオン電池などがその例である。
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長期エネルギー貯蔵： 化学エネルギーを自発的に電気エネルギーに変換する能力があるため、ボルタ電池は長期的なエネルギー貯蔵ソリューションに最適です。
電解セル
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電気めっきと金属精製： 電解セルは、金属の薄層を別の材料に蒸着させる電気メッキや、銅などの金属の精製などのプロセスで使用されます。
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化学分解： 電解槽は、水からの水素と酸素の生成など、化合物の分解を伴う工業プロセスにおいて重要である。
4.電気エネルギーの生産と消費
ボルタ電池：
- エネルギー生産： ボルタ電池は、自然発生的な化学反応の結果として電気エネルギーを生産する。このため、携帯電子機器など、継続的な電気エネルギーの供給が必要な用途に適している。
電解セル：
- エネルギー消費： 電解セルは、非自発的な反応を駆動するために電気エネルギーを消費する。この特性は、新素材の合成など、化学化合物の操作を必要とする用途に適している。
5.セルの電位と反応方向
ボルタ電池：
- 正のセル電位： ボルタ電池のセル電位は常にプラスであり、自発反応を示している。この正の電位が、外部回路を通して陽極から陰極への電子の流れを促進する。
電解セル：
- 負のギブス自由エネルギー： 電解槽の反応は負のギブス自由エネルギーを持ち、非自発的反応であることを示し、反応を進行させるには外部エネルギー源を必要とする。電解槽における電子の流れ方向は、陰極から外部回路を通って陽極に向かう。
まとめると、ボルタ電池と電解電池の主な違いは、化学反応の性質、電極の機能、用途、エネルギー生産と消費における役割にある。これらの違いを理解することは、特定の実験室や産業用途に適切な電気化学セルを選択するために不可欠です。
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