空気亜鉛電池
空気亜鉛電池(くうきあえんでんち、英語:zinc–air battery)は、燃料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。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。現在はドライタイプがあり、過去にはウェットタイプがあった。
化学反応としては、
正極: O 2 + 2 H 2 O + 4 e − ⟶ 4 OH − {\displaystyle {\ce {{O2}+{2H2O}+4{\mathit {e}}^{-}->4OH^{-}}}}
負極: Zn + 4 OH − ⟶ Zn ( OH ) 4 2 − + 2 e − ⟶ ZnO + H 2 O + 2 OH − + 2 e − {\displaystyle {\ce {{Zn}+4OH^{-}->{Zn(OH)4^{2}^{-}}+2{\mathit {e}}^{-}->{ZnO}+{H2O}+2{OH^{-}}+2{\mathit {e}}^{-}}}}
という反応である。電圧は1.35 - 1.4V。
空気亜鉛電池では以下の化学反応が起きる。
陽極: Zn + 4 OH − ⟶ Zn ( OH ) 4 2 − + 2 e − {\displaystyle {\ce {{Zn}+4OH^{-}->{Zn(OH)4^{2}^{-}}+2{\mathit {e}}^{-}}}} ( E 0 = − 1.25 V ) {\displaystyle {\rm {(E_{0}=-1.25V)}}}
電解液: Zn ( OH ) 4 2 − ⟶ ZnO + H 2 O + 2 OH − {\displaystyle {\ce {Zn(OH)4^2- -> ZnO + H2O + 2OH^-}}}
陰極: O 2 + 2 H 2 O + 4 e − ⟶ 4 OH − {\displaystyle {\ce {{O2}+{2H2O}+4{\mathit {e}}^{-}->4OH^{-}}}} ( E 0 = 0.4 V ) {\displaystyle {\rm {(E_{0}=0.4V)}}}
全体: 2 Zn + O 2 ⟶ 2 ZnO {\displaystyle {\ce {2Zn + O2 -> 2ZnO}}} ( E 0 = 1.
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、5度では著しく寿命が低下するため、寒所で使用する場合は、体温などで保温する必要がある。冷えてしまった場合は暖め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 十分な性能が発揮されない。
二酸化炭素量は2000ppmが最適である。暖房機器から発生する二酸化炭素によりアルカリ性の電解液が炭酸塩を生成して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が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、不可逆的に寿命が低下する可能性がある。