空気亜鉛電池

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空気亜鉛電池 (くうきあえんでんち)は、一次電池の一種で単に空気電池とも呼ばれる。現在では主にボタン型電池として利用され、使用時には電極に張られているシールを剥がして用いる。一度剥がしたシールを貼り直して保存することはできない。

[編集] 概要

正極に空気中の酸素、負極に亜鉛を使用するものを言う。電解液にはアルカリ金属水酸化物が使われるが、現在では水酸化カリウムを用いるものが主流。ドライタイプとウェットタイプ（現在はドライタイプのみ）が在る。

化学反応としては、

正極: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-

負極: Zn + 4OH^- → Zn(OH)₄ → ZnO + H₂O + 2OH^- +4e^-

という反応である。電圧は1.35～1.4V。

[編集] 歴史

空気亜鉛電池の歴史は古く、1907年にフランスのフェリーによって考案された。しばらくは大型のものしかなく、電話交換機用や気象観測用ブイなどに使用された。現在のようなボタン形の空気電池は1970年代後半に米国のグールド社（現在のデュラセル社）によって開発された。日本では1980年に開発されたが、特許の関係で販売が開始されたのは1986年になってからである。 1970年代、1990年代には一時期電気自動車の電源として試験された。1990年代に欧州で試験された時はメカニカルチャージ式(電解液と陰極を交換)だった。充電式の空気亜鉛電池の場合、空気極とは別に充電用の電極が空気極と陰極の間に設けられていた。充電時のデンドライト（樹枝状）析出により、セパレータと突き抜けて両極の短絡・活物質の脱落をもたらすため充電回数が限られる。

[編集] 形状

正極側に「孔」と呼ばれる穴がいくつも開いており、ここから酸素を電池内部に供給する。補聴器向けの高出力タイプは通常のものより孔が大きくなっている。使用前は正極側に酸素を遮断するためのシールが貼られていて、これを剥がしてから使う。一度剥がせば放電状態になるため、時間とともに電池寿命が短くなっていく。このシールを貼り直した場合は劣化を抑えて長持ちさせることができる。ただし、もともと電池に貼られていたシール以外では不具合の原因になる場合が在るため、使用しないほうがよい。ちなみに、シールを剥がしても直ぐには電力は得られず、剥がしてから大体1分前後から電力が得られる。

[編集] 長所

放電時の電圧変動が少ない
温度変化に強い
比較的大容量

[編集] 短所

魅力ある空気電池だが、長所ばかりではない。使用する環境によって影響を受ける。

気温は20度が最適であり、気温が5度の酷く寒い場所で使用すると著しく電池性能の寿命が低下する。酷く寒い場所で空気電池を内蔵した機器を使用する場合は、空気電池が冷えないように人肌で暖めながら使用する必要が在る。毛糸の帽子やマフラーや厚い服の中に閉まっておきながら使用するのが対策として望ましい。冷えてしまった場合は暖めてから使用すれば寿命が回復する。
湿度は60%が最適であり、それ以上でもそれ以下でも十分な電池性能(寿命)が発揮されない。よってあまり使っていないうちに使い物にならなくなる可能性がある。
二酸化炭素量は2000ppmが最適である。空気電池は二酸化炭素に非常に弱く、石油ストーブやガスストーブ等の暖房機器から発生する二酸化炭素により電解液が劣化する。そして電池性能（寿命）に影響を及ぼす。そのため、空気電池とストーブを併用する時は、十分に換気を行うことを社団法人電池工業会から推奨されている。一度に高濃度の二酸化炭素に触れさせると、二酸化炭素が無い場所へ運んでも二度と寿命が回復しない可能性がある。ストーブだけでなく、閉め切った部屋に多くの人が居る場合も同様の注意が必要である。特に冬の寒い時期に発生した地震で学校の体育館に避難した場合、体育館の窓や入り口は締め切る場合があるので注意が必要である。

[編集] 反応式

空気亜鉛電池では以下の化学反応が起きる。:

陽極: Zn + 4OH^– → Zn(OH)₄^2– + 2e^– (E₀ = –1.25 V)

電解液: Zn(OH)₄^2– → ZnO + H₂O + 2OH^–

陰極: O₂ + 2H₂O + 4e^– → 4OH^– (E₀ = 0.4 V)

全体: 2Zn + O₂ → 2ZnO (E₀ = 1.65 V)

酸化亜鉛の状態を使用しない反応の場合、これは正確ではない。:

陽極: Zn + 2OH^– → Zn(OH)₂ + 2e^– (E₀ = –1.25 V)

陰極: O₂ + 2H₂O + 4e^– → 4OH^– (E₀ = 0.4 V)

全体: 2Zn + O₂ + 2H₂O → 2Zn(OH)₂ (E₀ = 1.65 V)

[編集] 主な用途

現在は補聴器、PHS、ページャーに使われる。かつては電話交換機、気象観測用ブイ、電車の踏切警報機の軌道回路用、米国では鉄道信号などで使われた。

[編集] リサイクル回収の仕方

電池のプラスとマイナスをセロハンテープなどで絶縁してから、空気電池を販売しているボタン電池回収推進センターの回収協力店（補聴器販売店、家電販売店、時計店、カメラ店等）のボタン電池回収缶に入れる。回収協力店に貯まった使用済みボタン電池をボタン電池回収推進センターが定期的に引き取り、適正処理する。

[編集] 主な製造会社

[編集] 関連項目

[編集] 外部リンク

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最終更新 2009年10月21日 (水) 16:09 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
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