現代の化学と応用

概要

水性冷却剤の特性を電気化学的に管理することについて

アレクサンダー S*

広いバンドギャップを持つ化合物としての液体の水は、水の酸化還元電位 (ORP) の線形識別子としてフェルミ準位が変化するという特徴があります。この電位は、水の組成 H2O1–z が化学量論的組成 (z=0) からわずかにずれる (|z|<10) という代償を払って、バンドギャップ内でフェルミ準位を強制的にシフトさせることにより、水性冷却剤の化学的性質を変更するための管理ツールです。負の ORP を持つ亜化学量論的状態 (z>0) は、強く分極した陽極と準平衡陰極を持つ電気化学セル内で水性冷却剤を電気還元し、εH2O を電子で占有して、最強の還元剤としてヒドロキソニウムラジカル H3O を形成することにより、フェルミ準位が局所ドナー準位 εHO にシフトしたときに実現されます。逆に、フェルミ準位が局所アクセプタ準位、最も強力な酸化剤としてのラジカル εOH にシフトすると、強く分極したカソードと準平衡アノードを備えた電気化学セル内で正の ORP を伴う過化学量論状態 (z<0) が実現します。εOH は水中でヒドロキシルを形成します。