분극현상

요약 볼타전지에서 전류가 흐르면 (+)극에서 수소 기체가 발생하고, 이 수소 기체가 환원 반응이 일어나는 것을 막아 전류의 흐름을 방해해 전압이 떨어지는 현상이다. 이를 해결하기 위해서는 염다리를 설치하거나 수소 기체를 없애기 위한 산화제를 첨가해야 한다.

볼타전지는 1800년에 만들어진 1차전지로, 묽은 황산이 담긴 비커에 구리판과 아연판을 세운 뒤, 두 금속판 사이에 도선을 연결하면 전류가 흐른다. 이때 아연판에서는 산화가 일어나 아연 이온이 용액 속으로 녹아 나오고 구리판에서는 아연판에서 나온 전자를 받아 수소 이온이 수소 기체가 되어 발생하면서 전류가 흐르게 된다.

볼타전지의 가장 큰 문제점은 처음에는 1.1V의 전압이 발생하지만 2∼3분이 지나면 0.4V로 떨어진다는 것이다. 이처럼 전압이 급격하게 떨어지는 이유가 바로 분극현상이다. 분극현상의 원인은 크게 다음의 두 가지로 볼 수 있다.

1. 구리판에서 발생하는 수소 기체가 구리판을 둘러싸서 수소 이온이 구리판으로부터 전자를 받는 것을 방해한다.
2. 발생한 수소 기체가 수소 이온으로 되면서 오히려 전자를 내놓는 역반응이 일어난다.

       H₂ → 2H⁺(aq) + 2e^-

이러한 분극현상을 없애기 위해서는 발생한 수소 기체를 없애 주거나 염다리를 이용해야 한다. 산화제를 첨가하여 수소 기체를 산화 시키는 방법으로 수소 기체를 없애 줄 수 있는데, 이러한 산화제를 감극제 또는 소극제(depolarizer)라고 하며, 이산화망가니즈, 과산화수소, 다이크로뮴산칼륨 등을 사용한다.