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。
効率性に関する仮定
近年まで、水の電気分解中に発生す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、そして電解セルにおける異常な過剰熱の発見を報告した他の研究者[ 1 ]は、皆この一般的な仮定に依拠していました。実験中にセルのファラデー効率を測定した者は誰もいませんでした。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であると仮定する」といった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いとしても、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 この暗黙の仮定を含んでいました。
常温核融合との関連性
他に妥当な説明がないため、ポンス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を常温核融合に起因するものとしました。その後、このような過剰熱は、従来の化学反応、すなわち水素と酸素の内部再結合によって容易に生成されることが発見されました。このような再結合は、電気分解におけるファラデー効率の低下につながります。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測される現象です。
測定
1991年から1993年にかけて、米国マサチューセッツ州のツヴィ・シュケディを筆頭とする研究グループ[ 2 ] [ 3 ]は、実験中にリアルタイムで実際のファラデー効率を測定できる、絶縁性の高いセルと熱量計を製作した。セルは軽水型で、細線ニッケル陰極、白金陽極、K 2 CO 3電解質を備えていた。
熱量計は入力電力の0.02%の精度で校正されました。熱量計の長期安定性は、9ヶ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解説しています。
実験
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分析し、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しました。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
最初の解析では、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解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語されました。
2回目の分析
測定されたファラデー効率を考慮した2番目の解析では、実際の過剰熱は0.13% +/- 0.48%と算出されました。つまり、実際のファラデー効率を測定し、考慮に入れると、セルのエネルギーバランスはゼロとなり、過剰熱は発生しませんでした。
結論
この研究は、従来の化学反応、すなわち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ことを明らかにした。研究者らは、論文[ 2 ]の最後に、次のような助言を述べている。
「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添付される必要がある。」
ジョーンズら[ 4 ]はシュケディらの研究結果を同じ結論で確認した。
「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』セルで過剰な熱が発生するという報告の原因である可能性がある。」[ 2 ]
参考文献
- ^ 「アーカイブコピー」 2008年2月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年2月15日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ a b c Ni-H 2 O電解セルにおける熱量測定、過剰熱、およびファラデー効率。Z. Shkedi、RC McDonald、JJ Breen、SJ Maguire、J. Veranth、Fusion Technology Vol.28 No.4 (1995) p.1720-1731
- ^ 「『Ni-H 2 O電解セルにおける熱量測定、過剰熱、およびファラデー効率』に関するコメントへの回答」Shkedi Z., Fusion Technology Vol.30 (1996) p.133
- ^水の電気分解におけるファラデー効率が100%未満であることは、「常温核融合」セルで過剰な熱が発生するという報告を説明できる。JE Jones他、J. Physical Chem. 99 (1995年5月) p.6973-6979
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