今回のテーマは、「ダニエル電池の仕組み」です。

前回はボルタ電池の仕組みについて学習してきました。
ボルタ電池には、徐々に起電力が落ちてしまうという欠点がありましたね。
極板に水素がまとわりついて、電子の受け渡しが困難になってしまうからです。
この現象を分極といいました。

この欠点を改良した電池が、今回紹介するダニエル電池です。

それでは、ダニエル電池の仕組みについて学習していきます。
ダニエル電池の構造は、次のようになっています。

ボルタ電池との違いに注目しながら、見ていきましょう。
まずは、図の左側、亜鉛板の方を見てください。
亜鉛板が使われているのは、ボルタ電池と同じです。
しかし、電解液が硫酸ではなく、硫酸亜鉛水溶液になっていますね。

図の右側、銅板の方はどうでしょうか。
こちらも硫酸ではなく、硫酸銅水溶液が使われています。

そして、もっとも大きな違いは、中央にある素焼き板です。
素焼き板とは、鉢植えのような素材の板です。
この素焼き板によって、２種類の水溶液が混ざるのを防いでいるわけです。

それでは、実際にどのようにして電流を生み出しているのか、見ていきましょう。

まず、２つの電極のうち、イオン化傾向の大きな金属が溶け出します。
この場合、亜鉛が溶解し、電子が生じることになります。
その後、電子は導線を通って、正極に流れこみます。
すると、硫酸銅水溶液の中の銅イオンが電子を受け取り、銅が生じます。

改めてボルタ電池とダニエル電池の違いを考えてみましょう。
ボルタ電池の場合は、銅板で水素が発生したため、分極が起こりました。
それに対して、ダニエル電池の場合は、水素が発生しないため、分極が起こらないわけですね。

もう少し深く理解するために、素焼き板の役割を確認しておきます。

素焼き板を外した場合、どのようになってしまうのでしょうか？
素焼き板がないと、正極と負極の溶液が混ざり合うことになりますね。
銅のイオン化傾向は亜鉛より小さいため、銅イオンが亜鉛から電子を奪い、銅になってしまいます。
すると、亜鉛板が銅でおおわれてしまい、電池が動かなくなってしまいます。
このような不都合を防ぐために、素焼き板が必要なのです。

最後に、ダニエル電池の電池式を紹介しておきましょう。
電池式とは、その電池の構造を簡単にあらわしたものでしたね。
ボルタ電池の電池式は、次のようになっていました。
　(-)Zn|H₂SO₄aq|Cu(+)
ダニエル電子の場合は、次のようになります。
　(-)Zn|ZnSO₄aq|CuSO₄aq|Cu(+)

違いは、真ん中にある電解液ですね。
ダニエル電池においては、素焼き板を示すしきりが入っているのがポイントです。