›ニッケル水素充電池とは?自己放電とメモリー効果の欠点を克服したエネループ-電池のしくみ(3)ニッケル水素充電池とは?自己放電とメモリー効果の欠点を克服したエネループ-電池のしくみ(3)巷では沢山の充電池を見ることが出来ますが、近年最も広く用いられている充電池の一つが「ニッケル水素充電池」です。パナソニックの商品名では「エネループ」などが有名ですが、細かな仕様は違えども様々なニッケル水素充電池が開発されて市場に出回っています。最近では大容量高出力のリチウムイオンバッテリーも登場している一方で、まだまだニッケル水素充電池が広く用いられるのは何故でしょうか?実は、ニッケル水素充電池を語る上で欠かせないのがエネループの存在です。MH)電解液:水酸化カリウム水溶液(KOHaq)水素と言うのは本来気体で存在する物質で、気体の水素のまま電池として使うのは非常に不便でした。そこで開発さたのが、水素を蓄える性質のある水素吸蔵合金を利用したニッケル金属水素化物電池です。あまりにも長ったらしいので、普通はニッケル水素充電池(Ni-MH)のように、記号を付けて説明されます。この水素吸蔵合金というのが画期的な発明であり、金属の格子の中に水素を閉じ込める金属を使うことで、気体のまま水素を貯蔵するよりも効率よく水素を蓄えることが出来るようになりました。ニッケル水素充電池は充電池として作られる以上、放電後に綺麗に充電されなければなりません。ニカド電池と同じように陽極に水酸化ニッケルを使っているため、陽極の反応自体はニカド電池と似たような反応です。e–しかし、大きく異なるのは陰極での反応です。MH+OH–MHと言うのは、水素吸蔵合金(M)と水素(H)を指します。上のように記述すると水素が陰極側で反応しているように見えますが、実際には通電した際に水素は電子を失って水素イオン化し、セパレータ(陰極と陽極の仕切り)を通過して、陽極側で水酸化イオンと反応して(化学式的には)水になっています。陽極側の化学式にあるように、水になった水素はニッケルと結合しています。化学式で書くと一旦水になっている水素ですが、実際には殆どダイレクトにニッケルに結合していると考えて良いでしょう。逆に、化学式的には水の中の水素が水素吸蔵合金と結合していますが、実質的にはニッケルに吸収された水素が放出されて、水素吸蔵合金に吸い込まれています。実際の水素の動きは以下のようになります。MH長々と説明しましたが、ニッケル水素充電池では、水素が行ったり来たりすることで充放電が行われているということなんですね。ニッケル水素充電池の利点と欠点さて、ニカド電池とニッケル水素電池の大きな違いは陰極に水素を使っているカドミウムを使っているかの違いですが、これが電池性能を大きく向上させています。電圧はどちらも1.2V程度ですが、水素はカドミウムと違って遥かに小さいため、同じ大きさでもニカド電池の2倍以上の電気容量を獲得しており、圧倒的に電池が長持ちします。ニカド電池は素材に人体に有害なカドミウムを使用しているため廃棄などには慎重な扱いが必要でしたが、ニッケル水素充電池ではその必要がありません。どちらの充電池も、自然放電で勝手に容量が少なくなったり、メモリー効果で勝手に電圧が下がると言った現象が発生し、充電池の利便性を著しく阻害していました。リチウムイオンを利用した新たな電池も開発されており、こちらは電圧が3.7Vと高電圧な上、他の充電池に見られた自然放電やメモリー効果が殆ど発生しません。このため、ニッケル水素電池やニカド電池は、リチウムイオン電池に将来的には入れ替わるだろうと考えられていました。・自然放電により、電気容量が勝手に減る・メモリー効果により、勝手に電圧が下がる・過放電や過充電時の危険性がニカド電池より高い安くて、安全ではあるものの、自然放電やメモリー効果があるから使用方法が大きく制限されるというのが、大方のニッケル水素電池の評価でしたが、この欠点がエネループという電池によっては克服されることになります。来るべき電気飛行機の時代、そこに立ちはだかる壁とは?アメリカの航空会社は近年、預ける荷物やソフトドリンク、また持ち込み手荷物の有料化やCAへのチップ支払いなど、サービスの料金体系を少しずつ変化させています。LCCの台頭にパイロット不足なども重なり、航空業界のサービスは今大きなターニングポイントを迎えつつあります。サービス面だけでなく、航空業界ではひとつの大きな流れとして、飛行機の機体そのものの変革も進んできています。この記事では、新世代の飛行機の方向性と、それを支える重要なテクノロジーについて解説します。[—続きを読む—]GPSのしくみと消費電力の関係、どうすれば電池を節約できる?GPSはスマホやカーナビについていて当たり前の技術であり、超小型のIoT機器にも導入されています。GPS衛星と通信していると考えると何やら凄そうに聞こえますが、そのしくみは意外にシンプルです。その割には電池の消費が激しく、電池の節約にGPSのオフは欠かせません。凄そうに見えて簡単な、簡単な癖に面倒な、GPSのしくみと消費電力について解説しましょう。そのしくみを踏まえた上で、節約の方法についても考えてみます。[—続きを読む—]フェイズドアレイアンテナと未来の通信技術、電波を重ねる強力なビームフォーミング軍事技術のレーダーに関する記事で、フェイズドアレイアンテナについてご説明させていただきました。この記事ではあくまでレーダーの技術として扱っていますが、フェイズドアレイアンテナは通信技術にも使える高度なアンテナです。2016年1月には三菱電機が次世代通信技術としてフェイズドアレイアンテナを使った通信技術を発表しましたが、スマホの発達とデータの高密度化に伴って無線通信技術にもフェイズドアレイアンテナのようなアンテナが使われる時代が近づいています。フェイズドアレイアンテナを使った通信技術と聞くと仰々しいですが、フェイズドアレイアンテナのように「電波を重ねる」事で電波を遠くに飛ばす技術は既に身近で使われています。皆さんが普段使っているLTE通信や新しいWi-Fiルーターに搭載されている11ac規格も、ビームフォーミングと呼ばれる「電波を重ねる」通信技術に対応しているのです。今までにはなかったこの新しい通信技術について、簡単にご説明していきましょう。燃料電池車がにわかに話題になっていますが、燃料電池の「燃料」とはいわゆる水素の事。水素以外にも使える燃料電池に使える燃料は沢山あるのですが、どんな燃料を使ってもそれは水素を含んでいて、最終的に発電しているのは水素です。水素で発電すると水が発生するというのですが、水素は燃やしても水になります。reserved.Top。