ウェストン電池のソースを表示

[[ファイル:Weston_cell_-_Hanford_B_Reactor_-_Benton_County,_Washington.jpg|右|サムネイル|ウェストン電池]]
[[File:Portrait of Edward Weston (1850-1936), Chemist and Physicist (2552861639).jpg|thumb|発明者のエドワード・ウェストン]]
'''ウェストン電池'''は実験室における[[電圧計]]の[[較正]]基準として適した、安定度の高い[[電圧]]を生成する湿式化学[[電池]]。1893年に{{仮リンク|エドワード・ウェストン (化学者)|en|Edward Weston (chemist)|label=エドワード・ウェストン}}により発明され、1911年から1990年まで[[起電力]]の国際標準として採用されていた。カドミウム標準電池と呼ばれることもある。

== 化学 ==
[[ファイル:Westoncell_Volt.png|代替文=Woodcut line drawing of H-shaped cell in an enclosure with electrical terminals at the top.|右|サムネイル|エドワード・ウェストンの標準電池を描いた米国特許第494827号からの引用]]
負極には[[水銀]]を含む[[カドミウム]]の[[アマルガム]]、正極には純水銀を用い、その上に[[減極剤]]の[[硫酸水銀(I)]]及び水銀のペーストが置かれる。[[電解質]]は[[硫酸カドミウム]]の飽和水溶液を用いる。

図に示されるように、ウェストン電池は一方の脚にカドミウムアマルガムを、もう一方の脚に純水銀を入れたH型のガラス容器である。カドミウムアマルガムと水銀への電気的な接続は、脚の下端部を介して[[白金]]線により行われる。

; 負極反応
: <chem>Cd(s) -> {Cd^{2+}(aq)} + 2{\it{e}}^-</chem>
; 正極反応
: <chem>{(Hg+)2SO4^{2-}(s)} + 2{\it{e}}^- -> {2Hg(l)} + SO4^{2-}(aq)</chem>

標準電池は電流がそこから出ないような方法で適応されなければならない。

== 特徴 ==
最初の設計は{{Val|1.018638|ul=V}} の基準を作る飽和カドミウム電池であり、それより以前に使用されていた[[クラーク電池]]よりも低い温度係数を持つ、すなわち温度変化に伴う起電力の変化が小さいという利点があった<ref>Robert B. Northrop ''Introduction to instrumentation and measurements 2nd ed''CRC Press, 2005 {{ISBN2|0-8493-3773-9}} page 14</ref>。{{Math|{{Val|0|u=degC}} ≦ ''t'' ≦ {{Val|40|u=degC}}}} の範囲において、温度 {{Mvar|t}} における起電力 {{Mvar|E<sub>t</sub>}} は次式
:{{Math|<var>E</var><sub><var>t</var></sub>/V {{=}} <var>E</var><sub>20</sub>/V − {{val|0.0000406}} (<var>t</var>/°C − 20) − {{val|0.00000095}} (<var>t</var>/°C − 20)<sup>2</sup> + {{val|0.00000001}} (<var>t</var>/°C − 20)<sup>3</sup>}}
で表される。この温度の式は1908年のロンドン会議で採択された<ref>{{cite journal|date=25 September 1916|title=Electric units and standards|url=https://books.google.com/books?id=_EsbAAAAMAAJ&pg=RA2-PA39&lpg=RA2-PA39#v=onepage&q&f=false|journal=Circular of the National Bureau of Standards|volume=1916|issue=58|pages=39|publisher=USA Government Printing Office|language=english|location=Washington, D.C.|access-date=12 July 2016}}</ref>。

今日の主流型である不飽和の設計に変更すると、温度係数をさらに小さくすることができる。しかし、不飽和電池の出力は1年あたり80マイクロボルト減少するため、これは飽和電池に対する定期的な較正により補償される。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 参考文献 ==
* ''Practical Electricity'' by W. E. Ayrton and T. Mather, published by Cassell and Company, London, 1911, pp 198–203
* {{US patent|494827}}, "''Voltaic cell''"
* ''[https://www.nist.gov/calibrations/upload/mn84.pdf Standard Cells, Their Construction, Maintenance, and Characteristics]'' by Walter J. Hamer, National Bureau of Standards Monograph 84, January 15, 1965.

== 外部リンク ==
* [http://www.humboldt.edu/scimus/Instruments/Elec-Duff/StdCellDuff.htm Standard Cells for E.M.F. Determinations]
* [http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_11/4.html Special-purpose batteries]
{{ガルバニ電池}}
{{デフォルトソート:うえすとんてんち}}
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[[Category:電池]]
[[Category:化学のエポニム]]