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電池(でんち)

カワウソ先生燃料電池(ねんりょうでんち)は水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)の逆(ぎゃく)、という一言(ひとこと)で反応(はんのう)式(しき)を丸(まる)ごと覚(おぼ)えられるよ。

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  1. 使(つか)い切(き)りの一次(いちじ)電池(でんち)と、充電(じゅうでん)してくり返(かえ)し使(つか)える二次(にじ)電池(でんち)があり、鉛蓄電池(なまりちくでんち)やリチウムイオン電池(でんち)が二次(にじ)電池(でんち)の例(れい)である。
  2. 燃料電池(ねんりょうでんち)は水素(すいそ)(新しいタブで開きます)と酸素(さんそ)(新しいタブで開きます)を反応(はんのう)させて電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)す装置(そうち)で、生成物(せいせいぶつ)(新しいタブで開きます)は水(みず)だけである。
  3. 燃料電池(ねんりょうでんち)の反応(はんのう)2H₂+O₂→2H₂Oは、水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)2H₂O→2H₂+O₂のちょうど逆(ぎゃく)の反応(はんのう)にあたる。

詳しく

一次(いちじ)電池(でんち)と二次(にじ)電池(でんち)

使(つか)うと電圧(でんあつ)が低下(ていか)し、もとに戻(もど)せずに使(つか)い切(き)りになる電池(でんち)を一次(いちじ)電池(でんち)という。マンガン乾電池(かんでんち)やアルカリ乾電池(かんでんち)が代表(だいひょう)的(てき)な一次(いちじ)電池(でんち)である。

外部(がいぶ)から電流(でんりゅう)を流(なが)すことで、使(つか)い切(き)った後(あと)も充電(じゅうでん)してくり返(かえ)し使(つか)える電池(でんち)を二次(にじ)電池(でんち)という。鉛蓄電池(なまりちくでんち)やリチウムイオン電池(でんち)が代表(だいひょう)的(てき)な二次(にじ)電池(でんち)で、自動車(じどうしゃ)のバッテリーやスマートフォンなどに使(つか)われている。

二次(にじ)電池(でんち)は、使(つか)うとき(放電(ほうでん)(新しいタブで開きます))とは逆(ぎゃく)の方向(ほうこう)に電流(でんりゅう)を流(なが)すことで、電極(でんきょく)の物質(ぶっしつ)を反応(はんのう)前(まえ)の状態(じょうたい)に戻(もど)すことができる。そのため、化学(かがく)電池(でんち)(新しいタブで開きます)としての反応(はんのう)を何度(なんど)もくり返(かえ)して利用(りよう)できる。

一次電池と二次電池の違いAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

燃料電池(ねんりょうでんち)のしくみ

燃料電池(ねんりょうでんち)は、水素(すいそ)と酸素(さんそ)を反応(はんのう)させることで、化学(かがく)エネルギーをそのまま電気(でんき)エネルギーへ変(か)える装置(そうち)である。水素(すいそ)を-極側(きょくがわ)、酸素(さんそ)を+極側(きょくがわ)に供給(きょうきゅう)し、電解質(でんかいしつ)(新しいタブで開きます)を通(とお)して反応(はんのう)させることで電流(でんりゅう)を取(と)り出(だ)す。

燃料電池(ねんりょうでんち)で起(お)きている反応(はんのう)は、2H₂+O₂→2H₂Oで表(あらわ)され、生成物(せいせいぶつ)は水(みず)だけである。これは、水(みず)に電流(でんりゅう)を流(なが)して水素(すいそ)と酸素(さんそ)に分(わ)ける水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)(新しいタブで開きます)(2H₂O→2H₂+O₂)とちょうど逆(ぎゃく)の反応(はんのう)にあたる。

燃料電池(ねんりょうでんち)は、二酸化炭素(にさんかたんそ)などの排出(はいしゅつ)(新しいタブで開きます)物(もの)を出(だ)さずに電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)せるため、自動車(じどうしゃ)の動力源(どうりょくげん)や家庭(かてい)用(よう)の発電(はつでん)装置(そうち)などに利用(りよう)が広(ひろ)がっている。

燃料電池のしくみAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

日常(にちじょう)生活(せいかつ)で使(つか)われる電池(でんち)

日常(にちじょう)生活(せいかつ)では、目的(もくてき)に応(おう)じていろいろな電池(でんち)が使(つか)い分(わ)けられている。くり返(かえ)し使(つか)う必要(ひつよう)がない小型(こがた)の機器(きき)には一次(いちじ)電池(でんち)が、大(おお)きな電力(でんりょく)(新しいタブで開きます)を安定(あんてい)して使(つか)う機器(きき)や、くり返(かえ)し使(つか)う機器(きき)には二次(にじ)電池(でんち)が向(む)いている。

一次(いちじ)電池(でんち)も二次(にじ)電池(でんち)も、イオンへのなりやすさが異(こと)なる物質(ぶっしつ)を電極(でんきょく)に使(つか)い、化学(かがく)変化(へんか)によって電子(でんし)を移動(いどう)させて電流(でんりゅう)を取(と)り出(だ)す点(てん)は、ダニエル電池(でんち)と同(おな)じしくみである。

燃料電池(ねんりょうでんち)は、水素(すいそ)と酸素(さんそ)という気体(きたい)を使(つか)い続(つづ)けながら発電(はつでん)できるため、充電(じゅうでん)の必要(ひつよう)がなく、水素(すいそ)を供給(きょうきゅう)し続(つづ)ける限(かぎ)り電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)し続(つづ)けられるという点(てん)で、一次(いちじ)電池(でんち)・二次(にじ)電池(でんち)とは異(こと)なる特徴(とくちょう)を持(も)つ。

確認問題

問題 1 / 4使(つか)い切(き)りで、充電(じゅうでん)してもとに戻(もど)せない電池(でんち)を何(なん)というか。

確認問題(解答用紙)

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https://manazoo.com/science/everyday-batteries-and-fuel-cells/?from=print#quiz

  1. 使(つか)い切(き)りで、充電(じゅうでん)してもとに戻(もど)せない電池(でんち)を何(なん)というか。

    • ◯ 燃料電池(ねんりょうでんち)
    • ◯ 一次(いちじ)電池(でんち)
    • ◯ 化学(かがく)電池(でんち)
    • ◯ 二次(にじ)電池(でんち)

    正解:一次電池
    使(つか)うと電圧(でんあつ)が低下(ていか)し、充電(じゅうでん)してもとに戻(もど)せずに使(つか)い切(き)りになる電池(でんち)を一次(いちじ)電池(でんち)という。マンガン乾電池(かんでんち)やアルカリ乾電池(かんでんち)が代表(だいひょう)例(れい)である。

  2. 充電(じゅうでん)してくり返(かえ)し使(つか)える二次(にじ)電池(でんち)の例(れい)として正(ただ)しいものはどれか。

    • ◯ アルカリ乾電池(かんでんち)
    • ◯ ボタン電池(でんち)
    • ◯ マンガン乾電池(かんでんち)
    • ◯ 鉛蓄電池(なまりちくでんち)

    正解:鉛蓄電池
    鉛蓄電池(なまりちくでんち)は、外部(がいぶ)から電流(でんりゅう)を流(なが)して充電(じゅうでん)することでくり返(かえ)し使(つか)える二次(にじ)電池(でんち)で、自動車(じどうしゃ)のバッテリーなどに使(つか)われている。

  3. 燃料電池(ねんりょうでんち)で、電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)すときに使(つか)う物質(ぶっしつ)と、できる物質(ぶっしつ)の組(く)み合(あ)わせはどれか。

    • ◯ 水(みず)を使(つか)い、水素(すいそ)と酸素(さんそ)ができる
    • ◯ 水素(すいそ)と酸素(さんそ)を使(つか)い、水(みず)ができる
    • ◯ 炭素(たんそ)と酸素(さんそ)を使(つか)い、二酸化炭素(にさんかたんそ)ができる
    • ◯ 塩化銅水溶液(えんかどうすいようえき)を使(つか)い、銅(どう)と塩素(えんそ)ができる

    正解:水素と酸素を使い、水ができる
    燃料電池(ねんりょうでんち)は2H₂+O₂→2H₂Oの反応(はんのう)で、水素(すいそ)(新しいタブで開きます)と酸素(さんそ)(新しいタブで開きます)から電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)し、生成物(せいせいぶつ)(新しいタブで開きます)は水(みず)だけである。

  4. 燃料電池(ねんりょうでんち)の反応(はんのう)2H₂+O₂→2H₂Oは、何(なん)という反応(はんのう)とちょうど逆(ぎゃく)の関係(かんけい)になっているか。

    • ◯ 酸化銀(さんかぎん)の熱分解(ねつぶんかい)
    • ◯ 水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)
    • ◯ 塩化銅水溶液(えんかどうすいようえき)の電気分解(でんきぶんかい)
    • ◯ 鉄(てつ)と硫黄(いおう)が結(むす)びつく反応(はんのう)

    正解:水の電気分解
    水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)(新しいタブで開きます)は2H₂O→2H₂+O₂で、水(みず)を水素(すいそ)と酸素(さんそ)に分(わ)ける反応(はんのう)である。燃料電池(ねんりょうでんち)はその逆(ぎゃく)で、水素(すいそ)と酸素(さんそ)から水(みず)をつくり、電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)す。

単元のポイント

  • 一次(いちじ)電池(でんち) 使(つか)い切(き)りで、充電(じゅうでん)してもとに戻(もど)せない電池(でんち)。マンガン乾電池(かんでんち)やアルカリ乾電池(かんでんち)が代表(だいひょう)例(れい)
  • 二次(にじ)電池(でんち) 充電(じゅうでん)してくり返(かえ)し使(つか)える電池(でんち)。鉛蓄電池(なまりちくでんち)やリチウムイオン電池(でんち)が代表(だいひょう)例(れい)
  • 燃料電池(ねんりょうでんち) 水素(すいそ)と酸素(さんそ)を反応(はんのう)させて電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)す装置(そうち)。生成物(せいせいぶつ)は水(みず)だけで、水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)の逆(ぎゃく)の反応(はんのう)
  • 2H₂+O₂→2H₂O 燃料電池(ねんりょうでんち)で起(お)きる反応(はんのう)。水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)2H₂O→2H₂+O₂とちょうど逆(ぎゃく)になる
問題を解く
単元のポイント
  • 一次(いちじ)電池(でんち) 使(つか)い切(き)りで、充電(じゅうでん)してもとに戻(もど)せない電池(でんち)。マンガン乾電池(かんでんち)やアルカリ乾電池(かんでんち)が代表(だいひょう)例(れい)
  • 二次(にじ)電池(でんち) 充電(じゅうでん)してくり返(かえ)し使(つか)える電池(でんち)。鉛蓄電池(なまりちくでんち)やリチウムイオン電池(でんち)が代表(だいひょう)例(れい)
  • 燃料電池(ねんりょうでんち) 水素(すいそ)と酸素(さんそ)を反応(はんのう)させて電気(でんき)エネルギーを取(と)り出(だ)す装置(そうち)。生成物(せいせいぶつ)は水(みず)だけで、水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)の逆(ぎゃく)の反応(はんのう)
  • 2H₂+O₂→2H₂O 燃料電池(ねんりょうでんち)で起(お)きる反応(はんのう)。水(みず)の電気(でんき)分解(ぶんかい)2H₂O→2H₂+O₂とちょうど逆(ぎゃく)になる