【ボルタ電池】仕組み・欠点・分極・起電力

ボルタ電池で電流が流れる仕組み・欠点（デメリット）・分極・起電力についてまとめました。

ボルタ電池の構成

ボルタ電池は亜鉛と銅を希硫酸$H_2SO_4$に入れ、さらに亜鉛と銅を導線で繋ぎます。

亜鉛と銅では、亜鉛の方がイオン化傾向が高いため、亜鉛板Znが希硫酸に溶け出します。
亜鉛が希硫酸に溶け出すと、亜鉛$Z_n$が陽イオン$Zn^{2+}$になり、電子$2e^{-}$が発生します。

$$Zn \to Zn^{2+} + 2e^-$$

発生した電子は、導線を通して、銅板Cuへと流れつきます。
そこで電子電子$2e^{-}$は、希硫酸中に存在している水素イオン$H+$と結合し、気体の水素$H_2$を発生させます。

$$2H^+ + 2e^- \to H_2$$

このような化学反応を酸化還元反応といいます。
このように、「酸化還元反応」が起こることで、導線には電流（=電子の流れ）が発生し、豆電球が点灯します。
これが、「電池が化学反応から電流を生み出す」基本原理です。

ボルタ電池の起電力は約1.1Vです。

ボルタ電池を使い続けると、正極側(銅板)で発生する気体の水素$H_2$が銅板の周囲に溜まっていきます。
それにより、還元反応（希硫酸中の水素イオン$H^+$と電子$e^-$が結合）が妨害され、分極（=電圧が急激に低下する現象)が起きてしまいます。
この問題のため、ボルタ電池は実用化されていません。