ダニエル電池のエネルギー密度

質問

ダニエル電池の重量エネルギー密度と体積エネルギー密度を求めよという問題で、自分は両極が1molと仮定して

電気量＝96500×2×1=19300C
起電力＝0.337-(0.763)=1.1V
エネルギー＝212300J=58.97Wh

と計算し、その結果

重量エネルギー密度＝58.97/(銅のモル質量：63.54+亜鉛のモル質量65.4)＝0.457Wh/g＝457Wh/kg
体積エネルギー密度＝58.97/(7.107+9.1596）=3.625Wh/cm3=362.5Wh/L

となりましたが、解いてみて「高すぎることね？」と・・・

だって高エネルギー密度で有名なリチウムイオン電池でさえ250Wh/kgと520Wh/Lですよね？

あいにく答えがないのでネットで探したんですがダニエル電池のエネルギー密度がいくらなのかかいていません。

もし、値を知っている方、あるいは上述の計算方法が間違っているという方、ご教授願います。

回答No.1

htms42

わたくしはエネルギー密度の詳しい定義を知りませんのでその点については何とも言えません。
しかし、装置に組み込まれた状態での反応材料の質量が必要であるだろうとは推測しています。
そうだとすると銅の６４ｇというのを分母に持ってくるのは誤りだと思います。銅は反応材料ではありません。先が広くなった電線です。電極は亜鉛と銅ですが役割が異なります。酸化・還元反応では電子のやり取りが生じています。電極はその反応の起こる場を提供しているのです。電極は回路の一部分ですから伝導体である必要があります。ふつうは金属が使われています。銅はそういう役割に使われている金属です。亜鉛も金属ですから同じ役割を果たすことができます。しかし電気回路としての電極の役割のほかに反応物質であるという役割も兼ねているのです。
ダニエル電池を成立させている反応物質は金属の亜鉛、硫酸銅水溶液です。反応物質ではありませんが亜鉛の周りには別の水溶液（硫酸亜鉛水溶液）も必要です。隔壁も必要です。
１モルの亜鉛と対になるのは１モルの硫酸銅です。でも水溶液でなければ電池として機能しません。
硫酸銅の水溶液のどれだけを質量として取り入れるのかは定義によると思います。私にはわかりません。装置内にある水を質量の中に入れて考えないといけないというのであればエネルギー密度はかなり小さくなってしまうでしょう。鉛蓄電池の場合に希硫酸の質量をどう取り扱っているかがわかれば同じようにすればいいと思います。
電池全体の質量で考えるのであれば容器の質量も入ってきます。
乾電池の場合、亜鉛は反応物質、電極、容器の３つの役割を兼ねています。