海水電池 － 知っておくべきことすべて
Saltwater Batteries – Everything You Should Know
By Prasanna K
https://www.electronicshub.org/ 2024.05.06
塩水電池は将来の使用に備えて電力を蓄えるために使用される電池である。これらの電池には、将来の使用に備えて電力を回収するための濃縮食塩水または塩水が含まれている。この蓄えた電気は、後に電気で動作する装置の電源を入れるために使用される。
食塩水にはナトリウム･イオンが含まれており、これが電気を運び、電気を蓄える。
海水電池の利点
海水電池には次のような複数の利点がある。
1．安全である
海水電池の最も優れた点は、その安全性である。このタイプの電池は、塩と水から作られた濃縮溶液を使用する。したがって、他の電池のように発火事故が起こりにくい。その上、有害な物質は含まれていない。つまり、海水電池は自然、人間、その他の動植物にとって安全であるということである。
2．寿命が長い
シンプルなデザインにもかかわらず、海水電池は非常に耐久性があり、長持ちする。通常の海水電池は約5000サイクル持続する。しかし、これらのサイクルを超えても簡単に安全に使用できる。つまり、頻繁に電池を交換する必要はない。
3．リサイクルが簡単
海水電池はリサイクルして再利用することも可能である。これらの電池には濃縮ナトリウム塩水のみが含まれている。したがって、その中には生物圏や環境に害を及ぼす可能性のある有害な化学物質は含まれていない。
つまり、塩水電池のリサイクル手順は簡単である。さらに電池の部品やコンポーネントは、リサイクルを通じて新しい電池を製造するために何度でも使用できる。
4．メンテナンス・フリーである
海水電池を使用する主な利点の1つは、メンテナンス・フリーであることである。これらの電池を使用すると、電池を消耗したり損傷したりすることなく、蓄えられた電気を完全に放電できる。これにより、電池寿命や効率が失われることはない。さらに、1回の充電で数週間電池を駆動できる。
電池は時々充電する以外に大がかりなメンテナンスは必要ない。保管するために別の手段を講じる必要もない。したがって、長距離の走行では、海水電池の方がメンテナンスの必要性が少なくなる。
5．環境に優しい
塩水電池には濃縮ナトリウム塩溶液のみが含まれている。したがって、
環境にとって完全に安全である。しかも生き物にダメージを与えず、環境にも優しい。
海水電池の欠点
素晴しいイノベーションであるにもかかわらず、海水電池には次のような問題や欠点もある。
1． 限定Cレート
電池のCレートは、電池が後で充電および放電される電流または容量の量である。Cレートが高いほど電池の電子予備力が高くなる。しかし、残念ながらこの点では海水電池はあまり評価が高くない。レートは0.5 Cのみであり、非常に低い。
さらに、これらの電池は1回の充電で蓄電量の50％しか放電できない。つまり、塩水電池では短いスパンで大量の電力を供給するには不十分であるということである。
2．エネルギー密度の低下
Cレートが低いため、海水電池は限られた量のエネルギーしか蓄えられない。言い換えれば、同じサイズの塩水電池とリチウム・イオン電池を比較すると、後者よりも塩水電池の方が蓄電できる電力が少なくなる。
エネルギー密度が低いと、より大きなサイズの電池は必要になることが多く、スペースが限られている場合には、問題になる可能性がある。したがって、塩水電池は状況によっては理想的でなはない可能性がある。
3．コストが高くなる
塩水電池はかなり高価である。これらの電池の製造には多額の費用がかかる。したがって、予算が個人ユーザーにとって不利になる可能性がある。
構造と機能
ここでは塩水電池の構造と機能について簡単に説明する。
● 構造
塩水電池は長方形の箱に入っている。外側のカバーは無毒で環境に優しい素材であり、濃縮塩水を長期間保存できる。外側のカバーは非毒性のプラスチックで作られている。
電池セルはステンレス鋼である。集電体として機能し、塩水を保持する。陰極は酸化マンガンで作られ、陽極はリン酸炭素チタンで作られている。また、電解質を分離した状態に保つための分離フリースまたは合成しきり藻含まれている。
● 充電
海水電池の充電メカニズムは非常に簡単である。電気ポート(陽極と陰極)に接続すると、電気エネルギーによって濃縮塩水溶液の電気分解が開始され、大量のナトリウム・イオンが生成される。ナトリウム･イオンは陽極から陰極に移動し、これらの移動中に陰極に電気を蓄える。
● 放電
電池を電子機器に接続すると、放電メカニズムが始まる。ナトリウム･イオンは陽極に向かって移動し始め、このプロセス中に電気エネルギーが電池を通って流れ、ガジェットに電力が供給される。
海水電池の商品化と将来
限界はあるものの、塩水電池には将来の素晴しい可能性がある。しかし、専門家達は大量使用向けに塩水電池を商品化するためのより持続可能な方法を見つけるために依然として研究を続けている。
世界中の研究者は、電池が長期的により優れた蓄電量を確保できるように、Cレートを改善しようとしている。それに加えて、サイズの問題も解決する必要がある｡塩水電池の主な欠点の1つは、サイズが大きいことである。電池は使いやすいように持ち運びできる必要がある。
これらの電池は持続可能であるため、環境と地球に最適である。したがって、塩水電池が大量生産できれば、従来のリチウム・イオン電池の優れた代替品となる可能性がある。
結論
海水電池は持続可能で環境に優しく、優れたエネルギー供給源である。これらのシンプルな電池は、充電と放電に濃ナトリウム溶液のみを使用する。状態の電池に詳しく知りたい場合は、この緊急事態が役立つ。
