電気化学プロセスとは何ですか？
電気化学プロセスは、電流の動きを引き起こすか、または電流の動きによって引き起こされる化学反応です。 これらのプロセスは、1つの原子または分子が別の原子または分子への電子を失う酸化還元反応の一種です。 電気化学反応では、反応中の原子または分子は、他の反応と比較して互いに比較的離れており、転送される電子がより長い距離を移動するように強制し、それによって電流を生成します。 多くの自然現象は、金属の腐食、一部の海の生物が電界を生成する能力、人間や他の動物の神経系の働きなどの電気化学プロセスに基づいています。 また、最新の技術、特にバッテリーへの電力の貯蔵において重要な役割を果たし、電気分解と呼ばれる電気化学プロセスは現代の産業において重要です。
神経系の活動は、原始的な動物でさえ見られる単純な反応や本能的な行動から、人間の複雑な学習能力や推論能力まで、電気化学プロセスに依存しています。 ニューロンは電気化学プロセスを使用して、神経系を介して情報を送信し、神経系がそれ自体および身体の他の部分と通信できるようにします。 信号を送るために、ニューロンの化学プロセスは電気インパルスを生成し、ニューロンと隣接する細胞との接点であるシナプスに到達するまで軸索と呼ばれる細長い構造を介して送信されます。 シナプスでは、電気により神経伝達物質と呼ばれる化学物質が放出され、シナプスを通過して信号が伝達される細胞に到達します。 神経伝達物質は、標的細胞上の受容体と呼ばれる構造と化学的に結合し、その中のさらなる生化学プロセスを開始します。
電気ウナギ、スターゲイザー、魚雷などの魚の電界生成能力は、電気化学プロセスの結果です。 電気魚は、電気細胞と呼ばれる特殊な細胞を持っています。 輸送タンパク質は細胞内の正のカリウムおよびナトリウムイオンと結合して運び去り、細胞内に電荷を蓄積します。 この電気が必要になると、髄質指令核と呼ばれる神経系の一部が他の神経細胞に電気インパルスを送り、神経伝達物質であるアセチルコリンの放出を引き起こします。 神経伝達物質は、電気細胞のアセチルコリン受容体と結合し、電気細胞の電荷の放出を引き起こします。
電気電池は電気化学プロセスを使用して電気を保存および放出します。 電池を構成する電池内の化学反応により、各電池の2つの半分の間に電荷の差が生じ、電流が発生します。 充電式バッテリーは可逆的な化学反応で電気を生成するため、外部から電気が供給されると元の化学構成に戻すことができます。 非充電式バッテリーでの反応はこの品質を持ちませんが、通常は充電式バッテリーが1回の充電で提供できるよりも多くの電力を生成します。
さまざまな化学反応がバッテリーで使用されています。 照明や家電製品で一般的に使用されるニッケルカドミウム電池は、カドミウムとニッケルとアルカリ、通常は水酸化カリウム（KOH）の溶液、および水との別々の反応に基づいています。 ニッケル水素電池も似ていますが、カドミウムを、プラセオジム、ランタン、セリウムなどの希土類金属と混合したマンガン、アルミニウム、またはコバルトからなる金属間化合物に置き換えます。 リチウム電池は、リチウム化合物を含むさまざまな反応を使用できます。最も一般的なタイプは、二酸化マンガン（MnO 2 ）と過塩素酸リチウム（LiClO 4 ）、ジメトキシエタン（C 4 H 10 O 2 ）、および炭酸プロピレン（C 4 H 6 O 3 ）。
電気分解は、電解質と呼ばれる遊離イオンを含む物質の化学反応を引き起こすために電流が使用される電気化学プロセスです。 電解質は溶媒に溶解または溶解し、アノードとカソードと呼ばれる2つの電極がその中に浸漬されます。 電極間に電位が印加されると、電極間に電気が流れ始め、各電極はそれ自体の電荷の反対のイオンを引き付け始めます。 イオンは電極への電子を獲得または喪失し、アノード近くの分子の酸化とカソード近くの分子の還元を引き起こします。 電解は、冶金、塩素酸カリウムや（KClO 3 ）トリフルオロ酢酸（C 2 HF 3 O 2 ）などの化学物質の製造、およびそれらには見られない反応性の高い元素の抽出など、工業プロセスの多くの分野で使用されます。ナトリウムやマグネシウムなどの自然界の元素形態。