ファラデー効率効果

ファラデー効率効果とは、 100 パーセント未満の ファラデー効率を考慮に入れなかったために、電気化学の実験のデータが誤って解釈される可能性があることを指します。

数十年前までは、水の電気分解中に放出される水素と酸素ガスのファラデー効率は常に 100% であると想定するのが一般的でした。ポンズとフライシュマン、および電解セルで異常な過剰熱を発見したと報告した他の研究者^[1]は、すべてこの一般的な想定に依存していました。実験中にセルのファラデー効率を測定しようとした人は誰もいませんでした。^{[疑わしい–議論する]}過剰熱の発見を報告した多くの出版物には、「ファラデー効率は 1 であると想定されます」などの明確な記述が含まれていました。明示的に述べられていなくても、これらの出版物はセルのエネルギーバランスを計算するために使用される式に この暗黙の想定を含めていました。

他にもっともらしい説明がないため、ポンズとフライシュマンは、このような電気分解中に発生する異常な過剰熱は常温核融合によるものだと考えた。その後、このような過剰熱は従来の化学反応、つまり水素と酸素の内部再結合によって簡単に発生することが発見された。このような再結合は電気分解のファラデー効率の低下につながる。ファラデー効率効果とは、ファラデー効率の低下によって異常な過剰熱が観察される現象である。^{[引用が必要]}

1991年から1993年にかけて、米国マサチューセッツ州のZvi Shkedi率いる研究者グループ^{[2] [3]は、実験中に実際のファラデー効率をリアルタイムで測定できる機能を備えた、十分に絶縁されたセルと}熱量計を製作しました。セルは軽水型で、細線ニッケル陰極、白金陽極、K ₂ CO ₃電解質を備えていました。

熱量計は入力電力の 0.02% の精度に調整されました。熱量計の長期安定性は、9 か月間の連続運転で検証されました。研究者らは、論文の中で熱量計の設計の詳細を示し、高い熱量測定精度を実現する技術を説明しています。

合計 64 回の実験が行われ、実際のファラデー効率が測定されました。結果は 2 回分析されました。1 回目は、ファラデー効率が 100% であるという一般的な仮定に基づいて、2 回目は、各実験で測定されたファラデー効率を考慮して分析されました。これらの実験で測定された平均ファラデー効率は 78% でした。

最初の分析では、ファラデー効率を 100% と仮定し、平均見かけの過剰熱は入力電力の 21% と算出されました。「見かけの過剰熱」という用語は、実際のファラデー効率が分析で無視されていることを示すために研究者によって造られました。

測定されたファラデー効率を考慮した 2 番目の分析では、実際の過剰熱は 0.13% +/- 0.48% でした。つまり、実際のファラデー効率を測定して考慮すると、セルのエネルギー バランスはゼロになり、過剰熱は発生しませんでした。

この調査では、従来の化学反応、つまり水素と酸素の内部再結合が、見かけ上の過剰熱の全量を説明する方法を示しました。研究者らは、論文^[2]の最後に次のようなアドバイスを述べています。

「過剰熱の観測を主張するすべての報告には、実際のファラデー効率の同時測定が伴うべきである。」

ジョーンズら^[4]はシュケディらの研究結果を同様の結論で確認した。

「水の電気分解中のファラデー効率が100％未満であることが、「常温核融合」セルの過剰な熱に関する報告を説明できる。」^[2]