第一種電工 令和元年度 問13｜電気機器・蓄電池・配線器具

鉛蓄電池は、正極に二酸化鉛、負極に鉛を使い、電解液に希硫酸（水でうすめた硫酸）を使う電池。自動車のバッテリーや受変電設備の非常用電源などに使われる。

水酸化カリウム水溶液はアルカリ蓄電池の電解液、塩化亜鉛水溶液はマンガン乾電池（塩化亜鉛形）の電解液として使われる。正答はエ。

鉛蓄電池の構成は次のとおり。

・正極：二酸化鉛（PbO₂）

・負極：鉛（Pb）

・電解液：希硫酸（H₂SO₄ の水溶液）

・公称電圧：1セル当たり 2V

放電すると両極に硫酸鉛ができ、電解液の硫酸が消費されて水が増えるため、電解液の比重が下がる。充電すると逆の反応で比重が上がる。このため、鉛蓄電池は比重を測って充電状態を知ることができる。

他の選択肢：

ア 水酸化ナトリウム水溶液・イ 水酸化カリウム水溶液：アルカリ蓄電池（ニッケル・カドミウム蓄電池など）に使われるアルカリ性の電解液。

ウ 塩化亜鉛水溶液：マンガン乾電池（一次電池）の電解液。

正答はエ（希硫酸）。

【鉛蓄電池の反応】放電時の全体の反応は

PbO₂ ＋ Pb ＋ 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ ＋ 2H₂O

で、充電時はこの逆向きに進む。放電で硫酸が消費され水ができるため、電解液の比重は放電とともに下がり、充電で上がる。比重の測定で充電状態を知ることができるのは、電解液が反応に直接加わる鉛蓄電池の特徴である。

【アルカリ蓄電池との比較（試験で組で問われる点）】

・電解液：鉛蓄電池＝希硫酸、アルカリ蓄電池＝水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液

・公称電圧：鉛蓄電池＝2V/セル、ニッケル・カドミウム蓄電池＝1.2V/セル（鉛蓄電池より低い）

・比重：アルカリ蓄電池の電解液は充放電でほとんど比重が変わらないため、比重で放電の程度は判断できない

・過放電：鉛蓄電池は過放電すると極板に硫酸鉛が固まって（サルフェーション）性能が落ちやすい。アルカリ蓄電池は過放電や過充電に比較的強い

これらは「蓄電池に関する記述として正しいものは」という形でもよく出題され、本問の選択肢イ（水酸化カリウム水溶液）はアルカリ蓄電池の電解液として登場する。

【受変電設備での使われ方】高圧受電設備の直流電源装置や非常用照明の電源として、据置形の鉛蓄電池（制御弁式など）やアルカリ蓄電池が使われる。制御弁式鉛蓄電池は、充電中に生じるガスを内部で吸収する構造で、補水の手間を少なくしている。

【覚え方】「鉛＝酸（希硫酸）、アルカリ＝アルカリ（水酸化カリウム）」と、電池の名前と電解液の性質を対応させると取り違えにくい。正答はエ（希硫酸）。