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RT @hf_and_beyond: 「車載用電池の高エネルギー密度化でキーワードとなっているのが、「ニッケル（Ni）リッチ正極」「シリコン（Si）系負極」「全固体電池」の三つ」　RT @ 大衆車で十分な航続距離、「第２世代」リチウムイオン　　：日本経済新聞 https://t.co/MsPfj6q7SN


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June 15, 2018 at 10:48PM
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容量3倍増、リチウムイオン電池用のフッ化鉄系新規正極材を合成 - BNLなど https://t.co/roBmWxJjYk #スマートニュース


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June 25, 2018 at 07:25PM
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ナトリウム空気電池を計画　リン酸鉄ナトリウムの電極にしたい

【ナトリウム空気電池を計画】リチウム電池を自作は無理だろうが、ナトリウム電池なら出来るかも。炭素電極はこれまでの活性炭寒天をそのまま使う。ナトリウム極にはナトリウム金属ではなく、リン酸鉄ナトリウムという結晶粉体を使いたい。


リン酸鉄リチウムはリチウムイオン電池で安価な電極として使われている。それのナトリウム版だ。リン酸鉄の結晶の層間にナトリウムイオンが出入りする電極にしたい。

自作の鉄電池は鉄金属にまで還元できているか未確認。鉄の還元で充電して、放電時は鉄が酸化する仕組みだと思っている。

放電時に鉄の酸化が電極から鉄イオンが流出すれば鉄イオン電池。金属鉄から酸化鉄に酸化して電極から流出しなければ鉄金属電池。自作鉄電池はどちらかはっきりしない。

鉄の安定性は問題がある。自然に空気で酸化されてしまうと電池としては劣化だ。

充電の鉄還元は高電流が流しやすい。放電の鉄の酸化はあまり高電流は取り出せない。鉄の酸化は自然に進みやすい。だから放電時以外にも自然に酸化してしまい蓄電できにくい。

出入りするイオンは鉄よりナトリウムにしたほうが高電圧高電流にできそうだ。ナトリウム空気電池の安定が気になる。

リン酸鉄ナトリウムの粉が電解法で作れたら良い。リン酸鉄は塩酸鉄とリン酸から出来る。リン酸鉄にナトリウムをインターカレーションするとリン酸鉄ナトリウムになるはず。

机上ではできるが、実際に上手くできるだろうか？リン酸鉄を最初に作ってあとからナトリウムをドーピングか。リン酸、酢酸鉄、塩酸、塩化ナトリウムで作る液から、いきなり電解法で合成か？

低電圧な電解法でリン酸鉄酸化物を作るなら酸化性の硝酸が役に立つのか？あまり混ぜると爆発しそうで怖い。

電気を流す電極は電解法で作ったほうが、電気が流れやすい形や結晶になるように予想できる。

今朝の日本経済新聞にリチウムイオン電池の周りの電池が紹介されています。
ナトリウムイオン電池はリチウムイオン電池に近い分類です。

リチウム空気電池は図には入っていません。空気極の軽さを活かすなら多価イオン電池よりさらに軽くなるはず。

液体電解質にして大容量をかつ低コストな大型蓄電池としてのナトリウム空気電池はレドックスフロー型に向いている。






アルミニウム蓄電池　千葉大学津田哲哉教授

【日経】今朝12月22日の日本経済新聞にアルミニウム蓄電池の記事がありました。千葉大学の津田哲哉教授の成果。アルミニウム電池は放電はできても充電が難しかった。

備長炭を使うアルミニウム空気電池で最近よく自作している。記事を読むとアルミニウムと炭素電極以外のさまざまな電極の組み合わせが研究されている。

炭素の代わりに硫黄材料を使うのが千葉大学の成果で硫黄を有機高分子として使う。
リチウムイオン電池でのリン酸鉄リチウムも紹介されていて電池の材料探索の現状がよく分かる。

レドックスフロー電池は図中で紹介されている。鉄液を使うレドックスフロー電池と鉄空気電池の組み合わせに注目している。自動車向けより再生エネルギーのデマンド　レスポンスを応用先にするなら全液体のフロー電池は有利だ。





千葉大学津田哲哉教授の使うSPANと呼ばれる硫黄高分子。
アデカ社がリチウムイオン電池向けに発表している。硫黄が４割も入っている。黒い粉体の外観で炭粉体と似ている。
寒天で固めるなら同じ作り方で出来る。アクリロニトリルを硫黄で変性した高分子。ゴムの加硫に似ている。


Need of iron-air battery for power demand response 鉄空気電池の使い道

Renewable energy is on the rise.Solar power and wind power are on the rise.When combined with conventional fossil fuel thermal power generation, DR demand response is required.In other words, there is a need to temporarily store excess electricity generated in storage batteries.

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02443/120400029/

Installed stationary storage batteries for this application do not need the lightweight, high-density performance of EVs.They need only to be cheap, safe, and able to be repeatedly recharged and discharged.

They should be installed in close proximity to wind and solar power generation sites.Sensors would check the amount of electricity generated and stored in these batteries, and discharge them at optimal times according to the overall supply and demand of electricity.

Air batteries that can be charged and discharged are needed to meet the needs of these stationary storage batteries.

Although alkaline electrolytes provide higher output for air batteries, weakly acidic electrolytes are easier to handle from a safety standpoint.


Electrodes that dissolve in mildly acidic solution, such as wood vinegar, can be made from metals with ionization tendencies lower than those of iron.Lithium is dangerous, so air batteries are made of metals such as sodium, magnesium, zinc, aluminum, and iron.

Aluminum and zinc are a little more difficult to use for charge-discharge cycle characteristics.Iron is a common and safe metal, and there is much room for improvement in combination with phosphoric acid and sulfur.

We would like to realize an iron-air battery with safe and commonplace materials such as gel, earth, sand, and wood vinegar solution.

The goal of the iron-air battery is, above all, its cycle characteristics.Currently, the cycle time is several dozen times, but we would like to increase it to 1,000 times.We would like to achieve this goal by using creative materials.

再生エネルギーが増えている。太陽光発電や風力発電だ。従来の化石燃料の火力発電と組み合わせるときにはDRデマンド　レスポンスが必要になる。つまり発電し過ぎた電力を蓄電池に一時的に貯めておくニーズがある。

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02443/120400029/

この用途の設置据え置き型蓄電池はEVのような軽量高密度の性能は不要だ。安くて安全に繰り返し充放電できれば良い。

風力発電や太陽光発電の設置場所の近くに併設する。そうした発電量と蓄電池をセンサでチェックして、全体の電力需給に合わせて最適な時間帯に放電する仕組みだ。

こうした据え置き型蓄電池のニーズに応えるために充放電できる空気電池は必要とされている。

空気電池はアルカリ性の電解質のほうが高出力だが、安全性の面では弱酸性が扱いやすい。


木酢液程度の弱酸性で溶解する電極なら、イオン化傾向で鉄より卑な金属から選べる。リチウムは危険だからナトリウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、鉄あたりの金属の空気電池だ。

充放電のサイクル特性を考えるとアルミニウム、亜鉛は少し難しい。鉄はありふれた安全な金属で、リン酸や硫黄との組み合わせで改善の余地も大きい。

鉄空気電池をゲルや土砂、木酢液という安全でありふれた素材で実現させたい。

鉄空気電池の目標は何と言ってもサイクル特性だ。現状は数十回レベルだが1000回にしたい。そこを素材で工夫して実現させたい。

アルミニウム空気電池の電圧　Voltage in Aluminum air battery

Consider the voltage of an aluminum air battery.

Citing a DIY photo of an aluminum-air charcoal battery from Saito's Science published in 1999.

A stainless steel or corrosion-resistant plated spoon is used as the core.

It is surrounded by activated charcoal of about 3mm diameter.I am curious about the nature and shape of this activated charcoal.

　　

The activated charcoal is wrapped with kitchen paper, aluminum foil, and saran wrap.


Just touching aluminum and stainless steel with a human hand has an electromotive force of 0.5 volts, he said.


We have also been able to measure 0.5 volts of electromotive force when placing aluminum and copper coins (1 yen and 10 yen coins) on the tongue or between them with kitchen paper.


　than aluminum and copper.

The aluminum and carbon electrodes have a higher electromotive force and current.


The potential difference in the database is as follows.

1.6 volts between aluminum and hydrogen

2.0 volts between aluminum and copper


0.5 volts between aluminum and copper, so the actual measurement is

1.5 volts less than the theoretical value.This 1.5 volts is presumed to be the voltage loss.


Aluminum and copper will melt on the tongue in extremely small amounts.Copper, in particular, is a precious metal that does not dissolve easily.However, some people can taste them, so they probably dissolve.


The article states that a battery made of activated charcoal and aluminum foil with a spoon as its core measured a voltage of 1.25 volts.Add to this a voltage loss of 1.5 volts and you get 2.75 volts.


This 2.75 is almost identical to the theoretical value of 2.71 volts on the wiki.

The potential at which aluminum dissolves in alkali is

minus 2.31 volts,

The potential for oxygen to dissolve in water is

plus 0.4 volts

The actual measurement for the case where strong alkali is not used is as follows


The actual value without strong alkali is 0.7 volts.

Saito's science measured 0.5 volts for an aluminum-copper battery in tongue,　

0.7 volts actual value for aluminum air battery in salt water in wiki,

These are realistic values of actual measurements.

I have also measured about 0.5 volts for an aluminum air battery.


The brine aluminum-air battery has a potential difference of 1.2 volts between the aluminum foil and the carbon air electrode, if the voltage loss is compensated for, which is supposed to be the case.

　

The 1.25 volts in Saito's aluminum-activated carbon air battery is a very large voltage compared to the 0.7 volts in the wiki.It is also above the upper limit of what is considered to be the original potential difference of an aluminum air battery in salt water.


The photographic evidence shows 1.014 volts.It is being held tightly by hand and the aluminum foil has been deformed to fit the shape of the activated carbon.The temperature may have also increased.


In wiki,

The original theoretical potential difference of an aluminum air battery using salt water is 1.2 volts

and it does not describe the anode and cathode reactions corresponding to the potential difference in the description.


　I am not sure of the theory behind the actual measured 1.25 volts with the hand-holding effect compared to the 0.7 volts of a typical salt aluminum-air battery.


https://sai.ooiso.net/r19/990818/000.html　　　

This is Saito's science URL.　


Voltage is a mystery.

Intercalation of porous carbon.

The schematic diagrams of lithium-air and zinc-air batteries show schematically how oxygen enters the holes or layers of porous carbon.


The schematic diagram of a zinc electrode also shows the electrode state where metal and oxide coexist.


Between the electrodes are partitions of solid electrolyte and ion exchange membranes.For this partition, Saito's DIY method uses kitchen paper moistened with salt water.


A demonstration by the Chiba Institute of Technology introduces an aluminum air battery at 0.8 volts.


He did not clench the aluminum foil around the activated carbon grains by hand.If carefully made, 0.8 volts can be produced.


Incidentally, Chiba Institute of Technology's tester has two ranges for voltage, millivolts or volts.The current was in three ranges: microamperes, milliamperes, and amperes.


Carbon pores come in various sizes.It seems that not only are there pores that allow oxygen to enter, but also pores that allow lithium and aluminum ions to enter (intercalation).


The difference in potential between the intercalation potential of those ions and the ionization potential of the metal may be the true potential of the aluminum-air battery that is actually measured?I imagine that this is the true nature of the measured potential of the aluminum air battery.


While the theoretical value of the ionization of aluminum is clearly defined at minus 1.6 volts, the potential of intercalation to carbon is not so clear.Comparing the reaction of metal ions precipitating from water and intercalating into the carbon layer, the same is true for adsorption from the electrolyte solution to the electrode side.


This is similar to electrolytic refining, where a small voltage is applied externally to dissolve the metal on one side and precipitate it on the opposite side.


I imagine that the voltage for this intercalation to occur and the voltage loss of the aluminum-air battery may be related.


There may also be a voltage difference between the potential of oxygen entering the carbon layer and the potential of oxygen leaving the battery.


Also, the metal and oxygen would combine inside the carbon layer to form hydroxide.Even if hydroxide precipitation is formed inside the pores, the carbon electrode as a whole is conductive.


Let us imagine that there should be a carbon layer where oxygen can enter and a carbon layer where metal ions can enter, and they should be close to each other.


Role of the porous carbon electrode in an air battery


What is the role of the carbon electrode during discharge?


The role of the carbon electrode during discharge would be to take in oxygen and metal ions as hydroxides, while maintaining conductivity as an electrode.


In the cathode of a lead-acid battery, lead dioxide is used for its conductivity.


In air batteries, the key technology would be a carbon electrode that retains conductivity as an entire electrode even when less conductive oxides or hydroxides are deposited, similar to the lead oxide in lead-acid batteries.


Is the low conductivity oxide or hydroxide intercalating into the carbon electrode aluminum oxide or aluminum hydroxide, or sodium oxide or sodium hydroxide?


Thinking up to this point, we realize that a porous carbon electrode could localize sodium hydroxide as well as aluminum hydroxide.


It is possible that the activated carbon used in Saito's science class could have generated chlorine gas from the salt to make sodium hydroxide, and that the strong alkali would dissolve the aluminum, resulting in a high voltage.


What kind of activated carbon would be used to generate trace amounts of chlorine gas from salt?


Electrolysis of brine generates hydrogen and chlorine.Hydrogen is generated at the cathode and becomes alkaline.The anode generates chlorine, making it acidic.


This may be the reaction that occurs in the electrode of activated carbon particles.It can be assumed that chlorine gas is generated locally in the carbon electrode.


Just as corrosion occurs in a local battery, there could be a local reaction within the carbon electrodes of the battery.


I tried various imaginations to explain the 1.25-volt voltage of the aluminum-air battery.


The conductive porous carbon electrode has a secret.I would like to process this with salt agar with activated carbon to make it easier to use.I plan to make an electrode with more activated carbon and less agar, using the sponge as the agar core.



アルミニウム空気電池の電圧を考える。


1999年公開の斎藤の理科からアルミ空気炭電池のＤＩＹ写真を引用する。

ステンレスまたは防蝕めっきしたスプーンを芯にして
３ミリ径ほどの活性炭で周りを固めている。この活性炭の性質や形状が気になる。


　　
キッチンペーパー、アルミ箔、サランラップで活性炭を巻いています。

アルミとステンレスを人間の手で触るだけで起電力0.5ボルトはある、という。

アルミと銅の硬貨（１円玉と10円玉）を舌に乗せたり、キッチンペーパーで挟むときも起電力0.5ボルトを測定できている。

　アルミと銅より
アルミと炭素電極のほうが起電力も大きく電流も大きいという。

データベースの電位差は以下の通り。
アルミと水素間で1.6ボルト
アルミと銅間で2.0ボルト

アルミと銅で0.5ボルトの実測だから
理論値より1.5ボルト小さい。この1.5ボルトが電圧損失だと推測される。

アルミや銅が舌で溶けるのは極めて微量だろう。特に銅は溶けにくい貴金属だ。だが味を感じる人はいるから溶けるのだろう。

スプーンを芯に活性炭とアルミニウム箔で作る電池が電圧1.25ボルトを実測したと書いてある。これに1.5ボルトの電圧損失を加えると2.75ボルト。


この2.75はwikiでの理論値2.71ボルトにほぼ一致している。
アルミがアルカリに溶ける電位が
マイナス2.31ボルト、
酸素が水に溶ける電位が
プラス0.4ボルト
と説明されている。

強アルカリを使わない場合の実測値は0.7ボルト。

斎藤の理科で舌でアルミ銅電池が0.5ボルト実測値、　
wikiで食塩水でのアルミ空気電池が0.7ボルト実測値、
これらは実測値の現実的な値だ。
私の実測でもアルミニウム空気電池は0.5ボルトほどだ。


食塩水のアルミ空気電池には電圧損失分を補うと、本来は1.2ボルトの電位差がアルミ箔と炭素空気極間にある、とされる。
　

斎藤さんのアルミ活性炭空気電池の1.25ボルトは、wikiでの0.7ボルトと比べて非常に大きな電圧だ。また食塩水でのアルミニウム空気電池の本来の電位差とされる値の上限を超えている。

証拠写真には1.014ボルトが撮影されている。手で強く握り締めていて、アルミ箔も活性炭の形に合わせて変形している。温度も上がっているかもしれない。


wikiでは、
食塩水を使うアルミ空気電池の本来の理論電位差は1.2ボルト
との説明の電位差に対応するアノード、カソードの反応は書かれていない。

　一般的な食塩アルミ空気電池の0.7ボルトに比べて、手で握る効果で1.25ボルトを実測できた理論がよく分からない。

https://sai.ooiso.net/r19/990818/000.html　　　
斎藤の理科のURLだ。　


電圧だけでも謎が多い。

【多孔質炭素のインターカレーション】

リチウム空気電池、亜鉛空気電池の模式図を見ると、多孔質炭素の穴または層に酸素が入る様子が模式的に示されている。



また亜鉛電極の模式図では金属と酸化物の共存する電極状態も示されている。

電極間には固体電解質やイオン交換膜の仕切りがある。この仕切りを斎藤さんのＤＩＹでは食塩水で湿らせたキッチンペーパーを使っている。

千葉工業大学のデモンストレーションでアルミ空気電池が0.8ボルトであると紹介されている。

活性炭粒の周りのアルミ箔を手で握り締めるようなことはしていない。丁寧に作れば0.8ボルトは出せる。

ちなみに千葉工業大学のテスターは電圧はミリボルトかボルトの２レンジ。電流はマイクロアンペア、ミリアンペア、アンペアの３レンジのあるものを使っていた。


炭素の細孔にはさまざまな大きさがある。酸素が入ると細孔だけでなく、リチウムやアルミのイオンが入り込む（インターカレーション）する細孔もあるようだ。

そのイオンのインターカレーションの電位と金属のイオン化の電位差が実測されるアルミ空気電池の電位の正体ではないか？と想像している。


アルミのイオン化がマイナス1.6ボルトに理論値がはっきりしているのに対して、炭素へのインターカレーションする電位ははっきりしない。金属イオンが水から析出する反応と炭素層にインターカレーションする反応を比べてみると、電解質液から電極側に吸着するという点は同じだ。

これは外部から小さな電圧をかける電解精錬のように一方で金属を溶かし、対極で金属を析出させる時と似ている。

このインターカレーションが起きるための電圧と、アルミ空気電池の電圧損失は関係あるかもしれないと想像している。


炭素層に酸素が入ってくる電位と電池内へ出ていく時の電位でも、電圧の違いがありそうだ。

また炭素層内部で金属と酸素が結合して水酸化物ができるだろう。細孔内部に水酸化物の析出ができても、炭素電極全体では導電性がある。

酸素が入る炭素層と金属イオンが入る炭素層があって互いに近いと良いと、想像してみる。


【空気電池の多孔質炭素電極の役割】

放電時の炭素電極の役割は、

酸素を取り込み金属イオンを水酸化物として取り込みながら、電極としての導電性を保つことだろう。


鉛蓄電池の正極では、二酸化鉛が導電性があることを利用している。


空気電池では導電性の低い酸化物または水酸化物が析出しても電極全体として導電性を保つ炭素電極が、鉛蓄電池の酸化鉛と似たような鍵の技術となる。


炭素電極にインターカレーションする導電性の低い酸化物や水酸化物はアルミ酸化物や水酸化アルミニウムなのか、ナトリウム酸化物や水酸化ナトリウムなのか？


ここまで考えて、多孔質炭素電極は水酸化アルミニウムだけでなく水酸化ナトリウムも局所的に発生する可能性に気がつく。

斎藤の理科で使われた活性炭が、食塩から塩素ガスを発生させて水酸化ナトリウムをできて、その強アルカリでアルミニウムが溶けて高い電圧が得られた可能性がある。


食塩から微量な塩素ガスが発生させるための活性炭はどんなものだろうか？

食塩水を電気分解すると水素と塩素が発生する。陰極で水素発生してアルカリ性になる。陽極で塩素発生して酸性になる。

これが活性炭粒子の電極のなかで起きた反応かもしれない。炭素電極のなかで局所的に塩素ガスが発生したと推測できる。

腐食が局所電池で進むように、電池の炭素電極内の局所反応もあり得るだろう。


アルミニウム空気電池の1.25ボルトの電圧を説明するためにいろんな想像をしてみた。

導電性多孔質炭素電極には秘密がある。これを活性炭入りの食塩寒天で使いやすく加工してみたい。スポンジを寒天の芯にして活性炭を増やして寒天を減らした電極を作る予定だ。

第四類危険物を中心に身近な化学の英語を語る

危険物について、日常生活との接点を英単語と共に紹介します。

危険物の第四類はガソリンを中心とした燃える液体リキッドを扱います。

試験問題を解く。
プロブレムをソルブする。
解く、溶くは（とく）という日本語に漢字を当てはめて使い分けてます。ほぐすという意味で、問題の謎を解く。水に塩を溶かす。漢字は違っても英語はソルブ。解決をソリューション。溶液もソリューションと言います。食塩はソルト。サラリーマンのサラリーは塩ソルトと語源が近い。

プレッシャー、ストレスは職場での環境が悪くて居心地が悪いような意味合いでも使います。プレッシャーは圧力でストレスは応力と訳します。圧力は面積当たりの力ですね。

圧力は大気圧が身近。空気が押す力で、水銀を７６センチ、水を10メートル押し上げます。
台風が950ヘクトパスカルって言えば大気圧が低い強い低気圧って分かります。1013ヘクトパスカルが1気圧。
ヘクトパスカルのヘクトは単位のキロやマイクロの仲間です。キロは1000、メガが10の6乗。ミリが0.001でミクロンが10のマイナス6乗。ナノがマイナス9乗。その十分のイチをオングストロームÅという。Åが化学の中で一番小さい単位だな。物理ならもっと小さいかも。

10メートルで1000ヘクトパスカルってきっかりでないのは、単位の決め方のせいです。
長さの単位は古くは人間の身体の大きさから、新しくても地球の大きさから決めました。重力加速度の大きさは9.8っていう中途半端な数字が出ます。

大気圧は水の柱の高さと重力加速度から計算して1013ヘクトパスカルっていう中途半端な数字が1気圧です。

大気圧はアトモスフィア、雰囲気のこともアトモスフィアって言います。雰囲気って周りのガスのことで、窒素雰囲気とか水素雰囲気とか言います。

単位面積当たりとか、単位体積当たりで比べるっていうのもよくあります。

空気より軽いと上に行くし、重ければ下に貯まる。
水より重ければ沈むのと一緒ですね。

密度デンシティーは体積当たりの重さで、濃く充実した事をデンスとも言います。
水のデンシティーと比べて比重を出すと浮くか沈むか分かります。比重はスペシフィック　グラヴィティ。グラヴィティは重力のＧです。スペシフィックはスペシャルと似てます。特別と似てる特有の値みたいな意味です。

密度はグラム毎立方センチメートル、英語だとグラム　パー　キュービック　メータ。
面積当たりを言う時はグラム　パー　スクエア　センチメータ。
メータよりミータって発音すると英語っぽい。


燃えるのは酸化の一種です。酸化はオキシデーション、酸素がオキシゲン、Ｏが酸素の記号です。水素はハイドロゲンでH。

酸素が付くのでオキシデーション。
酸化のカは加える加と音が一緒で、還元の元が減少の減と音が一緒です。
還元はリダクション。レデュースって減らすって意味でリダクション還元と似てるんです。
酸化還元を合わせてレドックスって言います。リダクションとオキシデーションを繋げてレドックス。

酸化は普通は悪者ですね。燃える、錆びるのは酸化。

逆の還元は相手方に起こるんですが、自然には酸素が相手方になるんで、見えません。酸素が酸化剤で、酸化剤自体は還元される。酸素分子はゼロで鉄サビ酸化鉄になかの酸素はマイナス。
マイナスって電子エレクトロンを強く引き寄せた状態。


この逆が還元剤。還元剤で身近なのはビタミンＣです。ビタミンＣって栄養として有名ですね。ビタミンＣって飲み物に酸化防止剤にもなってます。酸化防止剤って、他よりビタミンＣが先に酸化されるので、それ以外の食品や飲み物が酸化されない。
ビタミンＣは酸化される、つまり相手を還元する、還元剤の一種です。

還元剤ってメッキの世界では一番大事な薬品です。リダクションさせるリダクタントが還元剤。
金属が錆びるのが酸化ですが、金属を溶かした溶液から金属を取り出すのは、還元って言うんです。

メッキは金属を薄く表面に付ける技術。金めっきは奈良の大仏の昔ながらの技術。めっきはプレーティング。

銅めっきでいうと銅イオンが銅の2プラスが、還元されて銅の金属メタルのゼロ価になると、十円玉の銅の色のメタルができます。
金属はピカピカして電気を流して延びるのはすべて電子エレクトロンが自由に動き回るから。鉄サビ酸化鉄とかのエレクトロン電子は酸素の近くにくっついてる。鉄メタルは自由電子エレクトロンが飛び回るので、ピカピカして、延びる。くっつけてる糊の役割が電子エレクトロンで糊が動く感じだね。糊をグルーっていうけどグルーはニカワ膠のこと。膠をきれいにするとゼラチン。ゼラチンとグルーは成分が共通してる。



この還元は銅のプラスにマイナスの電子エレクトロンをあげるんです。
プラマイゼロでメタルっていう事です。電子エレクトロンをあげるのを電極っていう外から電気を流すとカソード陰極にマイナスの電子エレクトロンが来て、そこでプラスの銅イオンのプラスと反応してメタルになる。

コレを薬品でやると還元剤です。還元剤は自身が酸化されて銅イオンに電子エレクトロンをあげて銅を還元する。
銅を溶かした液体に還元剤を入れるとプラスイオンの銅が還元されてメタルの銅になる。

還元リダクションを語りすぎました。オキシデーションは酸化で錆びる時のことです。
錆びるのは、銅メタルが酸化銅になると錆びるっていいます。鉄が錆びると酸化鉄。ホッカイロが鉄の黒い粉が入っていてゆっくりと錆びる反応が進んでるんです。錆びると燃えるはスピードは違いますが、どちらも酸化。熱が出ます。

熱がヒートアップすると温度テンプラチャーが上がります。温度はｔで表します。℃はデグリー　シーと読みます。
絶対温度がKケルビンね。

温度は物理と化学ですごく重要です。
融点ってメルティングポイント、メルティング　ポッドでるつぼで、人種が融けて混ざりあう様子を人種のるつぼって言います。
メルティングに対して、茹でて蒸発するのはボイリングポイント。ボイルドエッグでゆでたまご。

鉄は錆びるけどステンレスは錆びません。ステンレスは鉄に混ぜ物をして錆びなくしてあるんです。鉄は磁石が付くけど、ステンレスは混ぜ物が多いと磁石マグネットが付かないです。ステンレスをＳＵＳサスとも言います。スチール　ユーズ　ステンレスの頭文字でＳＵＳサス。ステンレスのレスはないって意味のレス。ステンレスは何がないか?歪がないって意味のストレインがレスでステンレスって名前にしたらしい。

ストレスストレインカーブのストレインは歪で、ちからストレスをかけると歪むストレインする割合のグラフです。歪まないのでストレインレスでステンレス。

鉄は熱で膨張します。夏に暑いので線路の鉄が膨張して、レールが歪むのを防ぐのに、線路には間を開けて繋げます。
ステンレスは膨張が大きいので、ステンレス製のシンク流し台に熱湯を流すとボコって音がします。熱で膨張して変形すると音がするんです。

危険物はガソリンがメインです。自動車関連の英語は和製英語が多いので有名です。ガソリンスタンドよりガソリンステーション、ガスステーションと言います。フューエル　ステーションとも言います。フューエル　セルで燃料電池。セルって細胞の事も言う。バッテリーとセルはどっちも電池だけどフューエルセル、リチウムイオンバッテリーって使い分けしてるかも。
バッテリーって野球の投手と捕手。出すと受けるの組み合わせ。ボールがエレクトロンのことになるか。


満タンはタンクをフィルアップすることで、フィルアップをフルと言い換えてフルが満席とかの満です。

空カラはエンプティー。ハンドルはホイール、クラクションがホーン、ボンネットがエンジンカバー、アクセルがペダルとかいろいろ。

ガソリンはレギュラーとハイオク。レギュラーは普通でハイオクがオクタン価がハイ高いガソリン。オクタン価ってノッキングしにくい指標です。ノッキングってエンジンの中の燃焼トラブルです。じわじわゆっくりと燃えるとノッキングしない。

ガソリンは石油から作るんだけど、石油もガソリンもいろいろなオイルの混合物です。石油を温めて蒸留して分ける。分留です。蒸留はディスティレート。分留がフラクティネート。フラグメントが分かれたもの。ハードディスクがコマ切れのフラグメントに分かれるっていうのと同じだ。

ガソリンは一番低い温度で真っ先に蒸発してくる成分で融点メルティングポイントが低い。
メルティングポイントが低いと液体から飛び出しやすいと同じ。液との繋がりが弱い。分子が小さくて軽い。
分子が長くて重いとメルティングポイントも高くて燃えにくい。重油はそんな油。
単純に言えば軽油は燃えやすく、重油は燃えにくい。軽油よりもっと軽くて燃えるのがガソリン。ほとんど気体ガスみたいな油。

ガソリンは色を付けてあるから、オレンジ色だけど、着色しなかったら無色透明。

さっきのオクタン価が高いガソリンは分子が枝分かれしまくってるモノを100、枝分かれ無しの真っ直ぐを0としてる。真っ直ぐな分子だと単純な形だから一気に燃える。複雑に枝分かれしてると燃えやすいところからゆっくりと燃え始めて燃えにくいところがあとからじわじわ燃える。ノッキングは一気に燃えすぎると起こるから、じわじわ燃える方の油が性能が良いんだよね。


無鉛ガソリンは昔のガソリンにノッキング防止剤として鉛入りの油を含んでたんだ。鉛は性能が良くて使い道はあるんだけど、神経に毒だから使わないんだ。
ハンダも鉛を使えば、柔らかくて使いやすいハンダが簡単に出来るけど、毒だから、鉛フリーにしようってなった。鉛はリード。Ｐｂって記号だけどリード。Ａｕって記号だけどゴールドと同じで歴史が古く昔っから使う金属は特別な呼び名がある。鉛に近いビスマスはＢｉ、金に近い白金プラチナはＰｔ。珍しい金属ほど元素記号と呼び名が一致。


クルマ以外に油は食品でも身近。オリーブオイル、アマニ油、ホホバオイル。
水と油って仲の悪い代表だよね。水に溶けるものは油に溶けない。水に溶けないものは油に溶ける。油同士は混ざる。

油と水の両方とくっつくモノを石けん界面活性剤という。ソープ、サーファクタント。サーフェイスは表面。表面積はサーフェイス　エリア。



アルコールが酸化すると酢酸。ワインが酸化するとヴィネガー。酸っぱいってお酢の酢酸の事をイメージする。ワインってwineって書くけどｗとｖって似てるんだよね。ワインをvinとも書いたらしい。Vinを酸っぱくするとヴィネガー。
酢酸がお酢の酸っぱさの決め手。酢酸は栄養素の油分子が分解された最終型。油はグリセリンとカルボン酸３つに分解して、カルボン酸は炭素が2個づつ取れてベータ酸化だよね。カルボン酸が最後に酢酸になる。

酢酸は酒エタノールからも出来るがオイル油からも出来るんだ。油脂を栄養の分野だとファット脂肪っていうね。

酸っぱいっていう性質を化学では酸性っていう。水素イオンの濃度を測るpHで測る。酸性が強いとｐｈは2とか3とか低い。ペーハーはドイツ語読み、ピーエイチが英語読み。ちなみにＣをシーと英語読み、ツェーってドイツ読み、ハが日本語読み。abcでイロハ。音楽でロ短調はBマイナー。


酸をアシッドという。Acid Black Cherryっていうバンドのアシッドも酸。
酢酸はアセティック　アシッド。アセチレンはアセティックアシッドの仲間で炭素数が同じだからアセトで、アセトンもそう。

逆の性質をアルカリ性。アルカリはヌルヌル系。温泉とかのヌルヌル。皮膚を溶かす。ソーダ村のソーダさんがソーダ飲んで死んだソーダ。ソーダは炭酸ソーダ水じゃない。ソーダはナトリウムのこと。ナトリウムの化合物で苛性ソーダが水酸化ナトリウム。苛性は皮膚が溶けて痒い事。


酸とアルカリを混ぜると打ち消しあって酸っぱいのもヌルヌルもなくなる。中和。

危険物は中和よりもレドックス酸化還元がメインだね。

第四類以外にも危険物はある。ニトロはダイナマイトの原料で大爆発する危険物。ノーベル賞のノーベルさんはこのダイナマイトの発明で大金持ちになった。ダイナマイトは兵器だよね。
ダイナマイトはダイナミックとも語源が同じ。大きく動くこと。動かないのは静的スタティック。ＤＲＡＭとSRAMはダイナミックとスタティックなラム。ラムはランダムアクセスメモリ。ROMがリードオンリーメモリ。


戦争が技術力を高めてきた歴史がある。原子爆弾アトミックボムもアインシュタインの核分裂反応の理論を使った兵器。鉄腕アトムのアトムは原子のアトム。

分子はモレキュラー。モレキュラーシーブっていうと水分子を吸着する乾燥剤。

オキシドールも危険物。昔の消毒薬。酸素の泡が出て傷がしみるほど消毒した。

リチウム電池のリチウム金属も危険物。リチウムは水と激しく反応して燃える。

ガスは危険物取扱者資格でいう危険物には含まない。危険なガスはいっぱいあるから別枠。

酸化剤も還元剤も危険物。

危険物は火事になる危険物っていう意味で、人体に毒があるかどうかは別物。燃えないけど、すごく毒性がある薬品たちも別枠。



オイル、油の仲間が第四類危険物。
機械油、食用油、燃料油が含まれる。とくにメルティングポイントが低い蒸発してガス化しやすい軽い分子の油が危険だ。


電気化学はバイオにも大きく関係するスーパー技術だ

電気化学は化学の傍流だと思っている人が多い。
実際は最先端であって、本流になりうる大きな分野だ。電気を使って電極上の酸化還元反応を制御することを中心とした化学だ。これが将来のバイオと大きく関係する。

これまでは電極は平面的で表面処理、めっき、電池などの分野で必要な技術だった。
精錬やめっきはローテクと思われることが多かったので、
ハイテク代表であるコンピュータ部品や半導体産業、リチウム電池で電気化学が使われることが驚かれた時代もあった。
しかし電気化学は、半導体、エレクトロニクスだけに留まる技術ではない。

燃料電池、エタノール、メタノールなどの合成や発電、バイオマス反応、バイオマスで使われる微生物を増やすような反応にも応用できる。バイオ技術と電気化学は出会ったばかりだ。これから大いに発展する。

https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00396058


一般的な化学反応だけでなく、菌のような微生物が増えていく成長や発生も反応と同じように電気で促進できるのだ。菌は、栄養の一部に酸化還元反応を使っているからだ。

鉄や銅を菌の体に取り込んでいることが多い。

赤血球が鉄を含んでいることは有名だが、菌にも金属が含まれている。

そうした金属は酸化還元反応を通じもて微生物が栄養分を取り込む際に使われる。糖などを燃やして栄養にするという表現があるが、同じように銅や鉄を酸化・還元して栄養を得る菌もいる。

肥料にもミネラルとして金属が含まれるのは植物も、菌も金属を栄養を得るときに利用しているからだ。

そうした金属の酸化還元反応はグラフェンとも関係が深い。
電気化学の一番得意な分野で、それを加速する触媒としてグラフェンはとっても重要な物質だ。

グラフェンは炭素数層でできた平面と、そのエッジ部分、端部から成る。この端部がこれまでにない触媒活性点あることが証明されてきたようだ。2009年時点で私は直観的に端部の活性度の高さを指摘している。端部にナノサイズの金属を配置して、反応物がグラフェンと金属の間に来たときに一気に反応が進むのだ。


日本の電気化学者にも、グラフェンとナノ金属微粒子を活用した触媒研究、バイオ分野でも応用をぜひ進めてもらいたい。

RT @nhk_seikatsu: 【ノーベル化学賞に「リチウムイオン電池」開発の吉野彰さん】 ことしのノーベル化学賞の受賞者に「旭化成」の名誉フェローの吉野彰さん（71）らが選ばれました。日本人がノーベル賞を受賞するのはアメリカ国籍を取得した人を含めて27人目、化学賞では８人目です。 https://t.co/9K0BV0rdvN


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October 09, 2019 at 07:10PM
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名城大学すごい。ノーベル賞を期待してたが、裏切らない。吉野彰さん素晴らしい。リチウム電池やカーボンナノチューブなど技術が注目されてうれしい。 https://t.co/olgH2KVDLM


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October 09, 2019 at 07:09PM
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吉野彰さん、ノーベル賞おめでとうございます。名城大学にいる？リチウム電池。https://t.co/mOJjaGYOmr


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October 09, 2019 at 07:03PM
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リチウム向けマンガンコバルト

第一原理計算から、マンガン系正極にクロムまたはバナジウムを添加することによって正極の化合物が安定し、大容量化が持続することを理論的に予想できたとする。

ノースウェスタン大学の研究チームは、リチウムイオン電池の容量を倍増させることが可能な正極材料の組成を理論計算によって特定した。

高価なコバルトではなく、安価なマンガンを使って正極の安定化を図る。
計算によって添加物を見つけるところが現代的。
早速実験で確かめよう。

オーバーナイトで頑張ってくれ。
特許はすでに取られていると思われる。


東芝インフラシステムズ、リチウムイオン電池の新工場 https://t.co/YNWJkvz72g #スマートニュース


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October 17, 2018 at 07:12AM
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ビングループ、韓国LG化学とリチウムイオン電池製造で提携 https://t.co/XmoQAglDTs #スマートニュース


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September 11, 2018 at 06:18PM
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米Solid Powerが2000万ドル調達、全固体電池で“ポスト・リチウムイオン”目指す https://t.co/KDWctHH5Ez #スマートニュース


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September 11, 2018 at 12:17PM
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ニオブ-タングステン酸化物電極でリチウムイオン電池を急速充電 https://t.co/MNZpZnKBnk #スマートニュース


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August 06, 2018 at 07:39PM
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＜石巻・ＩＤＦ＞東北大開発のリチウム電池　来年量産へ　閉校した小学校を工場に改修 https://t.co/wua3hztfZ5 #スマートニュース


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July 13, 2018 at 01:09PM
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徒然に基礎化学を復習してみた(化学基礎・分析化学・有機化学・染色・リチウムイオン電池)

徒然に基礎化学を復習してみた。


１、理工系学生のための化学基礎（学術図書出版社）
大学での基礎化学の復習
１－１、理想気体の状態方程式。
１－２、結晶の構造。金属、半導体、絶縁体。ガラス。液晶。
１－３、原子の構造。
１－４、化学結合。分極と有極性。イオンの大きさ。

１－５、分子構造の決定。NMR、ガスクロマトグラフィー、質量分析。

１－６、熱力学第一法則。エネルギー保存則の拡張。熱とエネルギーの等価性。定圧変化での系に
出入りする熱がエンタルピー変化。
１－７、熱力学第二法則。
エントロピーΛS=ΛH/T　　
G=H-TS（Gはギブスの自由エネルギー、Sがエントロピー変化）
１－８、相平衡と相変化。液相ー液相平衡。等量混合時で低温時に２液相。高濃度かつ高温時は
１液相。
固相ー液相平衡。高温時液相から、冷却時に固液二相を経て固相固溶体になる。
１－９、化学平衡。Kが濃度平衡定数。K＝[C][D]/[A][B]、ルシャトリエの原理。
１－１０、電池と起電力。ｅｍｆ（起電力）、SHE（標準水素電極）、
起電力とギブスの自由エネルギー変化。
１－１１、溶液の性質（１）蒸気圧降下、ラウールの法則。溶質の蒸気圧の溶質濃度依存性、
ヘンリーの法則。浸透圧。
１－１２、溶液の性質（２）電解質溶液。イオンの移動度、ルイス酸、ルイス塩基。
１－１３、化学反応速度。律速段階、もっとも遅い素反応。吸着等温式。
吸着、反応、物質移動、
２、分析化学（西本　右子著）
環境、食品にも応用できる化学分析手法。クロマトグラフィー、サンプリング、機器分析について。
２－１、分析化学の基本

２－２、基礎知識。
酸塩基反応、【酸・塩基の硬さ・軟らかさ、化学と教育 2008】
硬い酸は硬い塩基と親和性が高い。６０度ではｐH６．５が中性。
酸化還元反応、１Fは９６４８５C。
錯形成反応、EDTA、エチレンジアミン４酢酸。
溶解度積、難溶性塩の溶解度を表す。

２－３、サンプリング、試料採取。
蒸留、エタノールは９６％で共沸混合物。

２－４、機器を用いない分析、試験紙で０．２の精度でｐHを測定できる。
金属イオンの系統分析。1Ag,2Cu,3Al,4Ni,5Ca,6Na。
炎色反応、LiあかNaきKむら。
薄層クロマトグラフィー、TLCプレートに滴下して溶媒で展開。

２－５、元素機器分析、光励起の原子吸光法。熱的励起のＩＣＰ、
高温のプラズマ中に液体試料を霧化して導入した時の発光を分光器でスペクトルに分けて
強度から濃度を測定する。
ICP-MS、プラズマで生成したイオンを質量分析計に導入して質量数とイオンのカウント数を測定。
溶液化できればほとんどの微量元素の定性分析と迅速定量が行える。
EPMA、蛍光X線【試料にX線を照射して放出される特性X線】の波長と強度で定性、定量分析。

２－６、分子・官能基機器分析、
UV分光法、紫外可視光線を溶液中に通過するときの特有の波長の光が吸収。外殻電子と相互作用。
IR分光法、赤外線を照射して吸収波長から分子の定性と吸光度から定量。
ラマン分光法、レーザー光を照射すると散乱がされる。
レイリー散乱とラマン散乱があってラマンシフトが物質に固有。
顕微IR、顕微ラマンがある。AFMと組み合わせられる。

２－７、成分分離機器分析、
◆ガスクロマトグラフィー；移動相気体を固定相（ジメチルポリシロキサンやポリエチレングリコール）
の保持された細いカラム中を流して、固定相との相互作用の小さい順に成分分離を行う機器分析法。
ピークが検出される時間（保持時間）から定性分析。ピーク面積から定量分析を行う。
◆熱分解ガスクロマトグラフィー；高分子試料を500度で瞬時に熱分解して揮発成分を測定。
◆カラム内の担体には、
ポリジメチルシロキサン（極性低い）、
フェニル基置換シリコン系ポリマー、シアノプロピル基導入シリコン系ポリマー（極性をやや高めた）
ポリエチレングリコール（極性高い）
◆液体クロマトグラフィー、固定相を固体または液体、移動相を液体とするクロマトグラフィー。
高速液体クロマトグラフィー（HPLC）
吸着；固定相がシリカゲル、アルミナ。
分配；シリカゲルの表面のシラノール基をオクタデシル化。
◆


イオン交換；多孔質樹脂にスルホン酸や脂肪族アミン。
サイズ排除；三次元網目構造のシリカゲルやポリスチレン。
◆イオンクロマトグラフィー；移動相を溶離液として、固定相をイオン交換体。
液体クロマトグラフィーの一種。検出器は電気伝導度型。

２－８、構造解析、
◆TEM；１００ｎｍ以下の厚さ。１００ｋＶ以上の加速電圧。
◆SEM；導電性。数１０ｋＶの加速電圧。ＥＤＳ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置）を
組み込む。
◆SPM；STM（走査型トンネル顕微鏡）、AFM（走査型原子間力顕微鏡）、
MFM（磁気膜をコートした探針で磁気力を画像化）
◆TG（熱重量測定）
◆DTA（示差熱）温度差を測定する
◆DSC（示差走査熱量測定）熱容量および転移熱量
◆TG-DTA；試料の質量と温度、時間で連続的に測定する熱天秤。
◆質量分析、イオン質量と電荷との比と相対量。
◆電気分析、サイクリックボルタンメトリー。

２－９、複合分析
SEMとEDS

３、マクマリー生物有機化学　有機化学編　【菅原二三男】
理系、工学系、農学系、食品系、生命系の学習の助けになる化学と化学反応の教科書。

３－１アルカン
メタン、エタン、プロパン、ブタンは気体。
５から１５のアルカンは液体。
１６以上のアルカンは低融点のワックス状固体。
低極性で水に不溶。水の表面に浮く。低分子量のアルカンは揮発性で引火性。
ワセリン、パラフィン（高分子アルカンの混合物）は、肌を柔らかくすべすべにして保護する、
キャンドル作り、防水等で使われる。
燃焼；完全燃焼では二酸化炭素と水を発生、不完全燃焼では一酸化炭素と煤煙生成
ハロゲン化；加熱か光照射で置換が開始。

３－２アルケン、アルキン、芳香族
石油中のアルカンをクラッキングして大量の簡単な構造のアルケンを作っている。
エチレンはポリエチレンの原料として大量に生産される。果実の成熟を促進している。
灯油の不完全燃焼で流れ出たエチレンがオレンジを成熟させることから発見された。
アルケンの一部にはシス・トランス異性体がある。
βカロテンはビタミンAになり、
視覚細胞中の光感受性細胞でのシス・トランス異性化によって視覚認識される分子になるう。
多重結合は化学反応性を持つ。付加反応、脱離反応、置換反応、転移反応。
付加反応；水素化、パラジウム等の金属存在下でアルケンはアルカンになる。
付加反応；ハロゲン化、臭素の色が消えると二重結合の存在を示す。
付加反応；水和、アルケンと水でアルコールができる。
ビニル基が重合反応してアルケンポリマーが作られる。
芳香族はもともとは果実・樹木等の天然芳香性物質。ベンゼン環を持つ物質。
芳香族はアルケンよりも反応性に乏しい。通常は付加反応しない。
ベンズアルデヒドがサクランボの香り。
アニリンは衣料用染料でニトロベンゼンから作られる。

３－３酸素、硫黄、ハロゲン
イソプロピルアルコール；医薬品臭のある皮膚消毒剤。
エチレングリコール；水と混ざり合う。不凍液。毒性あり。
グリセロール；甘味。グリセリン。不凍液、湿潤材。プラスチック製造に利用。
アルコールを硫酸で脱水するとアルケンが生じる。
アルコールを酸化剤で酸化するとカルボニル化合物ができる。
第１級アルコール→アルデヒド→カルボン酸。（酸化される）

３－４アミン

３－５アルデヒド、ケトン

３－６カルボン酸と誘導体


４、藍染めを化学の視点から　　牛田 智　　　武庫川女子大学生活環境学部　教授


◆ヨモギ
茎葉を用いる。緑色や褐色が得られる。
◆カキシブ
未熟な柿の果汁から作る。茶色の染料として用いる。
日に当てることで繊維の強度が増す。塗料として用いられることもあり、
一閑張りなどの和紙に塗布したり、清酒の清澄剤に利用されていた。
◆サクラ
花からは色付けができず、蕾が色づく直前に枝を煮出して染液をとる。

５、リチウムイオン電池が未来を拓く　発明者・吉野彰が語る開発秘話（シーエムシー出版）
物質特許、基本特許、関所特許。

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June 11, 2018 at 11:10PM
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