専用電池

水銀標準セル

電気測定技術の初期の頃、水銀標準セルとして知られる特殊なタイプのバッテリー 電圧校正標準として広く使用されていました。水銀電池の出力は、1.0183〜1.0194ボルトDC（セルの特定の設計による）であり、長期間にわたって非常に安定していました。アドバタイズされたドリフトは、年間定格電圧の約0.004パーセントでした。水銀標準セルは、ウェストンセルと呼ばれることもありました。 またはカドミウム細胞 。

残念ながら、水銀電池は電流ドレインに対してかなり不耐性であり、精度を損なうことなくアナログ電圧計で測定することさえできませんでした。メーカーは通常、セルを流れる電流を0.1 mA以下にする必要があり、その数値でさえ瞬間的と見なされていました。 、またはサージ 最大！その結果、標準セルは、電流ドレインがほぼゼロである電位差測定（ヌルバランス）デバイスでのみ測定できました。水銀電池の短絡は禁止されており、一度短絡すると、標準装置として再び信頼することはできませんでした。

水銀標準セルの種類

水銀標準セルは、物理的または熱的に乱された場合にも、電圧のわずかな変化の影響を受けやすくなりました。異なる校正目的のために、2つの異なるタイプの水銀標準セルが開発されました：飽和 および不飽和 。飽和した標準セルは、熱的不安定性を犠牲にして、時間の経過とともに最大の電圧安定性を提供しました。言い換えれば、それらの電圧は時間の経過とともにほとんどドリフトしませんでしたが（10年の間にわずか数マイクロボルト！）、温度の変化（摂氏1度あたり数十マイクロボルト）によって変化する傾向がありました。これらのセルは、長期的な安定性が最優先される温度制御された実験室環境で最もよく機能しました。不飽和セルは、経時的な安定性を犠牲にして熱安定性を提供し、電圧は温度の変化に対して実質的に一定のままでしたが、毎年約100 µVずつ着実に減少しました。これらのセルは、周囲温度が正確に制御されていない「フィールド」キャリブレーションデバイスとして最適に機能しました。飽和セルの公称電圧は1.0186ボルト、不飽和セルの公称電圧は1.019ボルトでした。

最新の半導体電圧（ツェナーダイオードレギュレータ）のリファレンスは、実験室およびフィールド電圧の標準として標準のセルバッテリに取って代わりました。

燃料電池

一次電池に密接に関連する魅力的なデバイスは、燃料電池です。 、いわゆる燃焼の化学反応を利用して電流を生成するためです。化学酸化（他の元素との酸素イオン結合）のプロセスは、金属と電解質の任意の組み合わせと同様に、2つの電極間に電流を流すことができます。燃料電池は、外部から供給される化学エネルギー源を備えたバッテリーと考えることができます。

これまでに構築された最も成功した燃料電池は、水素と酸素で動作するものですが、炭化水素燃料を使用するセルについては多くの研究が行われています。水素を「燃焼」させている間、燃料電池の唯一の副産物は水と少量の熱です。炭素含有燃料で運転する場合、二酸化炭素も副産物として放出されます。最新の燃料電池の動作温度は通常の燃焼の動作温度よりもはるかに低いため、窒素酸化物（NOx）が形成されず、汚染がはるかに少なくなり、他のすべての要因が等しくなります。

燃料電池の化学から電気へのエネルギー変換の効率は、内燃機関の理論上のカルノー効率限界をはるかに超えています。これは、発電およびハイブリッド電気自動車のエキサイティングな展望です。

太陽電池

別の種類の「バッテリー」は、太陽電池です。 、エレクトロニクスにおける半導体革命の副産物。 光電効果 は、光の影響下で電子が原子から移動することで、物理学では何十年も前から知られていますが、この効果を実用的な程度まで利用できるデバイスが存在したのは、半導体技術の最近の進歩によってのみです。シリコン太陽電池の変換効率はまだかなり低いですが、電源としての利点は非常に大きいです：可動部品、ノイズ、廃棄物、汚染（まだかなり「汚れた」産業である太陽電池の製造を除く）はありません）、そして無期限の人生。

太陽電池技術の特定のコスト（キロワットあたりのドル）は依然として非常に高く、技術のある種の革命的な進歩を除けば、大幅な減少の見込みはほとんどありません。品質管理が向上した結果、スクラップを減らしてますます小型化できる半導体材料で作られた電子部品とは異なり、単一の太陽電池は、30年前と同じ量の超高純度シリコンを製造する必要があります。優れた品質管理では、チップやトランジスタの製造で見られるのと同じ生産ゲインを得ることができません（不純物の孤立した斑点がシリコンの1枚のウェーハ上の多くの微細回路を台無しにする可能性があります）。同じ数の不純な介在物は、3インチの太陽電池の全体的な効率にほとんど影響を与えません。

化学検出セル

さらに別のタイプの特殊用途の「バッテリー」は、化学検出セルです。 。簡単に言えば、これらのセルは空気中の特定の物質と化学的に反応して、その物質の濃度に正比例する電圧を生成します。化学検出セルの一般的な用途は、酸素濃度の検出と測定です。多くの携帯型酸素分析計は、これらの小さなセルを中心に設計されています。細胞の化学的性質は、検出される特定の物質に一致するように設計する必要があり、電極材料が使い果たされるか、使用によって汚染されるため、細胞は「摩耗」する傾向があります。

レビュー：

• 水銀標準セル は、精密半導体リファレンスデバイスが登場する前に電圧校正標準として使用されていた特殊なタイプのバッテリーです。
• 燃料電池 は、可燃性燃料と酸化剤を反応物として使用して発電する電池の一種です。それらは将来有望な電力源であり、非常に低い排出量で燃料を「燃焼」させます。
• 太陽電池 周囲光エネルギーを使用して、一方の電極からもう一方の電極に電荷キャリアを移動させ、電圧（および外部回路がある場合は電流）を生成します。
• 化学検出セル は、適用された物質（通常は周囲空気中の特定のガス）の濃度に比例した電圧を生成する特殊なタイプのボルタ電池です。

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