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FAQ 1008548 : 人工的には、どのように電気を発生させているのですか。

ひとつには、磁界中でタービンに巻いた導線コイルを回転させ、フレミングの右手の法則に 従う電流を発生させる方法があります。この原理は、発電所の発電機から、自動車や自転車のダイナモ、懐中電灯や携帯ラジオの手動発電機など、広く利用され ています。発電所の動力源としては、水力・火力・原子力・風力などがあります。タービンの回転で起電方向が周期的に変わるので、交流発電となります。
もうひとつは、発光ダイオード の逆原理で、PN接合 の半導体に光をあてると、そのエネルギによって電子が空乏層を越えて導通するようになります。この原理は、ソーラ発電や光半導体の受光素子などに利用されている直流発電です。また、熱を電気エネルギに変換する例もあります。

なお、簡便に利用される電源として電池(バッテリ)があります。化学実験で習うボルタ電池(ガルバニ電池)が起源で、電解液に2種類の金属を浸し、化学反 応で陰極にイオン化した電子を発生させる直流発電です。使いきりの一次電池と、充電して繰り返し使える二次電池があります。次表に、電池の例を示します (素材はメーカによって異なることがあります)。

分類 名称 陽極 陰極 電解液 公称電圧
一次電池
(乾電池)
ボルタ電池(非商用) 亜鉛 硫酸  
マンガン電池 二酸化マンガン 亜鉛 塩化亜鉛 1.5V,9V
アルカリ・マンガン電池 二酸化マンガン,
黒鉛
亜鉛 水酸化カリウム,
塩化亜鉛
1.5V,9V
二次電池
(蓄電池)
鉛蓄電池(車載など) 二酸化鉛 希硫酸 2V/セル
リチウム・イオン電池 酸化コバルト・リチ
ウム
グラファイト 炭酸エチレン 3.7V
ニッケル水素電池 水酸化ニッケル 水素吸蔵合金 水酸化カリウム水溶液 1.2V
ニッケル・カドミウム電池 水酸化ニッケル 水酸化カドミウム 水酸化カリウム水溶液 1.2V


また、これらの金属反応ではなく、燃料と酸化剤(たとえば水素と酸素)で電気を生成する燃料電池があります。特に最近は、再生可能なクリーン・エネルギに 対する需要が高まっているため、生体触媒(酵素)で食物(生ゴミのバイオマスなど)の糖やアルコールを分解して水素を生成し、電気エネルギを取り出すバイ オ燃料電池の研究が進められています。

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