電気化学10【電験3種 機械】ニッケル・水素蓄電池の構造と公称電圧の穴埋め問題！平成18年度 A問題12 完全解説

今回は平成18年度 機械科目 A問題12を解説します。デジタルカメラやハイブリッド車用電源としても使われるニッケル・水素蓄電池の電解液・正極/負極の活物質・公称電圧・ニッケルカドミウム電池との比較に関する空所補充問題です。

電解液に水酸化カリウム水溶液、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金を用い、公称電圧はニッケルカドミウム蓄電池と同じ1.2Vである点、体積エネルギー密度が高い点がポイントです。

平成18年度 機械科目 A問題12：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【電気化学】 平成18年度 A問題12

　ニッケル・水素蓄電池※は，電解液として（ア）水溶液を用い，（イ）にオキシ水酸化ニッケル，（ウ）に水素吸蔵合金をそれぞれ活物質として用いている。

　公称電圧は（エ）〔V〕である。

　この電池は，形状，電圧特性などはニッケル・カドミウム蓄電池に類似し，さらに，ニッケル・カドミウム蓄電池に比べ，（オ）が高く，カドミウムの環境問題が回避できる点が優れているので，デジタルカメラ，MDプレーヤ，ノートパソコンなど携帯形電子機器用の電源として使用されてきたが，近年，携帯用電動工具用やハイブリッド車用の電池としても使用されるようになってきている。

（注）※の「ニッケル・水素蓄電池」は，「ニッケル・金属水素化物電池」と呼ぶこともある。

　上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる語句又は数値として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）
(1)	H₂SO₄	正極	負極	1.5	耐過放電性能
(2)	KOH	負極	正極	1.2	体積エネルギー密度
(3)	KOH	正極	負極	1.5	耐過放電性能
(4)	KOH	正極	負極	1.2	体積エネルギー密度
(5)	H₂SO₄	負極	正極	1.2	耐過放電性能

出題のポイント：ニッケル・水素蓄電池の構成材料

ニッケル・水素蓄電池は、正極にオキシ水酸化ニッケル、負極に水素吸蔵合金、電解液にKOH水溶液を用います。公称電圧はNi-Cd電池と同じ1.2Vです。

ポイント解説：Ni-MHとNi-Cdの共通点・相違点

ニッケル・水素蓄電池（ニッケル・金属水素化物電池）は、正極にオキシ水酸化ニッケル（NiOOH）、負極に水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウム（KOH）水溶液を用いた二次電池です。ニッケルカドミウム蓄電池の負極カドミウムを水素吸蔵合金に置き換えた改良型といえます。

公称電圧はニッケルカドミウム蓄電池と同じ1.2Vですが、体積エネルギー密度が約2倍と大きく、カドミウムを使わないため環境負荷が低いという利点があります。

問題の解説：材料・電圧・エネルギー密度を照合する

STEP1　（ア）電解液を特定する

ニッケル・水素蓄電池の電解液には水酸化カリウム（KOH）水溶液を用います。

STEP2　（イ）（ウ）正極・負極の活物質を特定する

オキシ水酸化ニッケル（NiOOH）を用いるのは正極（イ）、水素吸蔵合金を用いるのは負極（ウ）です。

STEP3　（エ）公称電圧を特定する

公称電圧はニッケルカドミウム蓄電池と同じ1.2V（エ）です。

STEP4　（オ）ニッケルカドミウム電池に対する優位点を特定する

ニッケルカドミウム蓄電池と比べて体積エネルギー密度（オ）が高く、カドミウムの環境問題も回避できます。

以上より（ア）KOH（イ）正極（ウ）負極（エ）1.2（オ）体積エネルギー密度の組合せである(4)が正解です。

答え：(4)

まとめ

(ア)	KOH
(イ)	正極
(ウ)	負極
(エ)	1.2
(オ)	体積エネルギー密度
答え	(4)

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