濃縮セル

電池技術において、濃淡電池は、濃度のみが異なる同じ組成の2つの等価な半電池を持つガルバニ電池の限定された形態です。ネルンストの式を使用して、このような電池によって発生する電位を計算できます。^[1]濃淡電池は、両方の半電池の反応物の濃度が等しいときに化学平衡に到達しようとするため、小さな電圧を生成します。1桁の濃度差で室温で生成される電圧は60ミリボルト未満であるため、濃淡電池は通常、エネルギー貯蔵には使用されません。

濃淡電池は、 2 つの半電池の化学濃度の差が減少するにつれて、電気化学システムの熱力学的自由エネルギーが減少することで電気を生成します。半電池で同じ反応が起こりますが、方向が逆で、低い濃度は増加し、高い濃度は減少します。エネルギーは、電気が流れるときに電池が熱として吸収する熱エネルギーから生成されます。温度勾配なしで周囲の熱エネルギーから電気を生成することができるのは、2 つの半電池の化学濃度が収束することでエントロピーが増加し、この増加が熱を電気エネルギーに変換する際のエントロピーの減少を補って余りあるためです。

化学分析の濃度セル法では、濃度が既知の溶液と未知の溶液を比較し、ネルンストの式または標準グループとの比較表を使用して未知の溶液の濃度を決定します。

濃淡電池の腐食は、金属表面の 2 つ以上の領域が同じ溶液の異なる濃度に接触したときに発生します。濃淡電池には、一般的に 2 つの種類があります。

濃淡電池は、電極濃淡電池または電解質濃淡電池のいずれかになります。

電解質濃淡電池- この特定の電気化学セルでは、両方の半電池内の電極は同一の物質で構成され、電解質は濃度は異なるものの、同じ物質の溶液で構成されています。

電極濃縮セル- この特定の電気化学セルでは、同じ物質で構成され、濃度が異なる 2 つの電極が共通の溶液に浸されています。

水が存在すると、接合面の下には高濃度の金属イオンが存在し、接合面によって生じた隙間に隣接して低濃度の金属イオンが存在する。2 点間には電位が存在する。金属イオンの濃度が低い方に接触している金属部分は陰極となり保護され、金属イオンの濃度が高い方に接触している金属部分は陽極となり腐食する。^{[引用が必要]}

金属表面と接触する水には通常、溶存酸素が含まれています。空気中の酸素が溶液に均一に拡散しない場所では酸素セルが発生し、2 点間の酸素濃度に差が生じます。酸素濃度が低い領域、つまり陽極領域で腐食が発生します。

金属がしっかりと付着した不動態皮膜（通常は酸化物）によって腐食から保護されており、水の存在下で表面に塩が堆積すると、皮膜の下の活性金属は不動態皮膜が破壊された部分で腐食攻撃にさらされます。不動態皮膜の広い領域（陰極）と露出した活性金属の狭い領域（陽極）の間に電位が発生します。その結果、活性金属に急速に孔食が発生します。

• 活動係数
• 電気化学ポテンシャル
• イオン輸送数
• ITIES
• 液絡電位
• 膜電位
• 熱ガルバニ電池
• 浸透圧力
• 酸素センサー § ジルコニアセンサー- 濃度セルの応用。

• この記事には、 Concentration Cell Corrosion. National Aeronautics and Space Administration のパブリック ドメインの資料が組み込まれています。