How batteries work - Adam Jacobson

電池の仕組み ― アダム・ヤコブソン

翻訳: Takamitsu Hirono 校正: Tomoyuki Suzuki

You probably know the feeling.

こんな感じ 分かって頂けることでしょう

Your phone utters its final plaintive "bleep"

携帯電話が最後に悲しげに 「ピー」と鳴って

and cuts out in the middle of your call.

会話の途中でプツンと電源が切れてしまい

In that moment, you may feel more like throwing your battery across the room

その瞬間 皆さんは部屋の反対側に バッテリーを放り投げたい気分になり

than singing its praises,

褒め称えようとは思わないでしょう

but batteries are a triumph of science.

しかし バッテリーは科学の大勝利といえます

They allow smartphones and other technologies to exist

スマートフォンや他のテクノロジーを

without anchoring us to an infernal tangle of power cables.

いまいましくもつれた電源コードに つなぐことなく利用可能にするのですから

Yet even the best batteries will diminish daily,

しかし 最高の電池でさえも 毎日消耗し

slowly losing capacity until they finally die.

ゆっくりと容量を失っていき 最後には死んでしまうのです

So why does this happen,

なぜでしょうか？

and how do our batteries even store so much charge in the first place?

また そもそも電池はどのようにして 多くの電気を蓄えられるのでしょうか？

It all started in the 1780s with two Italian scientists,

全ては1780年代 ２人のイタリア人科学者―

Luigi Galvani and Alessandro Volta,

ルイージ・ガルヴァーニと アレッサンドロ・ボルタと

and a frog.

１匹のカエルから始まります

Legend has it that as Galvani was studying a frog's leg,

語り草になっているところによると ガルヴァーニがカエルの脚の研究中に

he brushed a metal instrument up against one of its nerves,

神経の一つを金属の器具でこすった時に

making the leg muscles jerk.

脚の筋肉がピクリと動いたとのことです

Galvani called this animal electricity,

ガルヴァーニはこれを動物電気と呼び

believing that a type of electricity was stored in the very stuff of life.

まさに生命を作る物質に蓄えられた 電気の一種だと信じました

But Volta disagreed,

しかし ボルタは意見を異にし

arguing that it was the metal itself that made the leg twitch.

金属そのものが脚のけいれんを 引き起こしたと主張しました

The debate was eventually settled with Volta's groundbreaking experiment.

この論争は最終的に ボルタの画期的な研究により解決します

He tested his idea with a stack of alternating layers of zinc and copper,

ボルタは食塩水で濡れた紙や布で仕切った

separated by paper or cloth soaked in a salt water solution.

亜鉛と銅を交互に積み重ねた装置で 自分の考えをテストしたのです

What happened in Volta's cell is something chemists now call oxidation and reduction.

ボルタの電池で起こった現象は 現代では 化学者に酸化と還元と呼ばれているものです

The zinc oxidizes, which means it loses electrons,

亜鉛が酸化する時には 電子が失われます

which are, in turn, gained by the ions in the water in a process called reduction,

一方 還元と呼ばれるプロセスによって 水中で電子がイオンに捕捉され

producing hydrogen gas.

水素ガスが発生します

Volta would have been shocked to learn that last bit.

ボルタは最後の部分を知ったら ビックリしたことでしょう

He thought the reaction was happening in the copper,

彼は溶液のほうではなく

rather than the solution.

銅で反応が起きたと考えていたからです

None the less, we honor Volta's discovery today

いずれにせよ 今日 私たちはボルタの業績を称え

by naming our standard unit of electric potential "the volt."

電位の標準単位を 「ボルト」と名づけています

This oxidation-reduction cycle creates a flow of electrons between two substances

この酸化と還元のサイクルは ２つの物質の間での電子の流れを作り

and if you hook a lightbulb or vacuum cleaner up between the two,

電球や掃除機を２つの物質につなげることで

you'll give it power.

電力を得ることができます

Since the 1700s, scientists have improved on Volta's design.

1700年代以来 科学者達は ボルタ電池の仕組みを改良してきました

They've replaced the chemical solution with dry cells filled with chemical paste,

乾電池に使われる化学溶液を のり状の物質に変えましたが

but the principle is the same.

原理は同じです

A metal oxidizes, sending electrons to do some work

金属が酸化すると 電子が送り出され

before they are regained by a substance being reduced.

物質が還元され 電子が回収されるまでに 仕事が行われます

But any battery has a finite supply of metal,

しかし どんな電池でも 金属の量が限られているため

and once most of it has oxidized, the battery dies.

ほとんどの金属が酸化されてしまうと 電池は死んでしまいます

So rechargeable batteries give us a temporary solution to this problem

充電式電池は酸化と還元反応を 可逆なものにすることで

by making the oxidation-reduction process reversible.

この問題の一時的な解決を与えてくれます

Electrons can flow back in the opposite direction

電子は電気の力を借りて

with the application of electricity.

反対の方向に流れることができます

Plugging in a charger draws the electricity from a wall outlet

壁のコンセントに充電器を差し込み 電気を得ることで

that drives the reaction to regenerate the metal,

金属を再生するための反応が始まり

making more electrons available for oxidation the next time you need them.

次の酸化のために必要な電子を 利用可能にするのです

But even rechargeable batteries don't last forever.

しかし充電式電池でも 永遠に続くわけではありません

Over time, the repetition of this process causes imperfections

このプロセスの繰り返しは 時間と共に

and irregularities in the metal's surface that prevent it from oxidizing properly.

金属の表面に不完全さや不揃いを生み出し 正常な酸化を妨げてしまいます

The electrons are no longer available to flow through a circuit

電子は回路を通じて流れることが できなくなってしまい

and the battery dies.

電池が死んでしまいます

Some everyday rechargeable batteries

充電電池を毎日使った場合

will die after only hundreds of discharge-recharge cycles,

たった数百回 放電と充電を繰り返しただけで 電池は死んでしまいます

while newer, advanced batteries can survive and function for thousands.

最新式の電池ならば 何千回か機能することができます

Batteries of the future may be light, thin sheets

将来の電池は

that operate on the principles of quantum physics

量子物理学の原理で動く 薄くて軽いシート状のもので

and last for hundreds of thousands of charge cycles.

何十万回も使えるかもしれません

But until scientists find a way to take advantage of motion

しかし科学者達が 車のように運動を利用して充電したり

to recharge your cell battery, like cars do,

太陽光発電パネルが機器に

or fit solar panels somewhere on your device,

収まるようになるまでは

plugging your charger into the wall,

電池で電池を充電するのではなく

rather than expending one battery to charge another

壁に充電器を差し込んむことが

is your best bet to forestall that fatal "bleep."

最期の「ピー」を回避する 一番良い方法です