化学徒の備忘録

化学系の用語や論文をわかりやすく紹介していきます

一次電池・二次電池・燃料電池について

電池について

化学エネルギーを電気エネルギーに変換する電力源として、電池 (battery) と燃料電池 (fuel cell) がある。

電池は一般的に電極活物質などすべてが電池内部に収納されている。一方で、燃料電池は燃料電池の外部から反応物質が供給される仕組みになっている。

また、電池はさらに一次電池 (primary cell) と二次電池 (secondary cell) に分類される。

二次電池は、蓄電池 (storage cell)、充電池、リチャージャブルバッテリー (rechargeable battery)、アキュムレーター (accumulator) ともいわれる。

一次電池について

一次電池は内部の電極活物質の化学エネルギーがすべて電気エネルギーに変換されるとそれ以降は利用できず廃棄される。

一次電池は経済的に優れているものが多いため、現代でも様々なものの電源として利用されている。

一次電池としては、マンガン乾電池、アルカリマンガン電池、銀電池、空気電池、リチウム電池などがある。

初期の一次電池としては1800年代に発明されたボルタ電池やダニエル電池がある。

二次電池について

二次電池は、繰り返し充放電が可能な電池である。

ボルタ電池やダニエル電池などの電池が使い切りであり、放置中にも自己放電が大きかったため、電気エネルギーを貯め込む目的で発明された電池が二次電池である。

ボルタ電池やダニエル電池などが一次電池といわれていたため、二次電池と名付けられた。

二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などが知られている。

二次電池は繰り返し充放電が可能であるが、サイクル寿命がある。つまり、充放電の回数に限界がある。

また、多くの電池には貯蔵寿命もある。そのため電池は使用していなくても、時間が経つと使用できなくなる。

燃料電池について

燃料電池は、アノードで消費される化学物質である燃料と、カソードで消費される酸化剤は基本的に外部から供給される。そして、電極反応の生成物は連続的に排出され、内部からは取り除かれる。そのため理論上は半永久的に使用することができる。

燃料電池としては、燃料に水素、酸化剤に酸素や空気を用いる水素酸素燃料電池がよく知られている。

水素酸素燃料電池も電解質の種類によって、アルカリ水溶液型燃料電池、リン酸塩型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、固体高分子型燃料電池などがある。