CN1697233A - 电池及以该电池作为部分结构的设备或装置以及区域分散型发电方法及其发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及将活性物质制成粉末而构成可贮藏大量电力的电池,和将该电池作为部分结构的设备或装置。为此,在利用能通过离子的隔离层(1)连接的2个容器中的负极池(2)内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液(4),在正极池(3)中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液(5),并在2个容器内设置与活性物质粉末相接触的导电体集电器(6)、(7)。
Description
发电方法及其发电装置
本申请是申请日为2000年3月27日、申请号为00805763.X(国际申请号为PCT/JP00/01860)、题为“电池及以电池作为部分结构的设备或装置以及区域分散型发电方法及其发电装置”的国家申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电池及以该电池作为部分结构的设备或装置,以及区域分散型发电方法及其发电装置。更详细地讲,涉及将活性物质以粉体构成的可贮藏大电力的三元结构电池及以该电池作为部分结构的设备或装置,以及放电电压不易降低的长寿命碱性原电池和碱性二级电池,以及利用摩托车、三轮摩托车、汽车、船舶等移动·输送装置动力的区域分散型发电方法及其发电装置。
技术背景
本发明虽然与电池有关,但作为本发明所要解决的课题,从与现有技术的关连考虑,可大致分成以下5个课题。
即,第一个课题是提供一种改进了现有电池缺点的电池,其结构是将板状或圆柱状和圆筒状等占有一定容积的活性物质在电解质溶液中浸渍、第二个课题是提供一种在现有电池中实际是不可能的大电力容量的三元电池、第三个课题是对作为第一或第二课题解决装置的,三元结构电池提供一种实际的用途、第四个课题是提供一种放电电压不易降低的长寿命碱性原电池或碱性二级电池,而第五个课题是提供一种利用三元结构电池的区域分散型发电方法及其发电装置。以下通过第一~第五课题与现有技术进行比较依次进行说明。
1.现有技术和第一课题
以前,电池采取的结构是将活性物质制成板状或圆柱状和圆筒状,浸渍在电解质溶液中。然后,将板状的电解质板夹持在阴极和阳极之间形成层叠结构。
例如,特开平7-169513号公报中公开了一种连续进行发电的方法和装置,即,通过利用化石燃料的燃烧热,将放电后的电池物质进行热或化学再生。
然而,这种原有电池存在下述问题。
(1)规模扩大化是不可能的。
电池中流动的电流与膜的面积成比例。例如,膜面积1m2作成1W的电池,而将它制成100万kW时,需要10亿m2的面积。将其制成正方形时,则为约32km见方,制作凸缘等,这在现实中是不可能的。即使增加膜的数量与其对应,规模的扩大化同样是不可能的。
(2)不能与活性物质和催化剂的劣化相对应。
在现有电池中,由于将活性物质和催化剂等兼作电池的结构材料,当劣化时,只能将整个电池更换,但现实中更换是不可能的,只有将劣化的电池废弃掉。
(3)不能设置伴随充放电的发热和吸热相对应的传热体。
伴随着电池的充放电,而存在发热、吸热,当温度达到很高时,电的转换效率会降低,反之,当温度达到很低时,反应速度又会减慢,由于电池的这种特性,所以在电池中需要设置传热体以调节到适宜的温度。然而,由于现有电池结构复杂,不能设置传热体。另外,由于电池小,相对于功率的电池表面积也小,所以采用自然放置进行冷却或吸热的方式。虽然也有使用温度熔断丝等设定上限温度的实例,但是没有设置温度控制装置。
(4)能量密度小。
以前的电池,电流与膜面积成比例。因此,例如,以膜面积为1m2的1W电池,制作1000kW电池时,需要100万个膜面积为1m2、宽0.1m的膜状电池,大小达到100000m3,所以,增大能量密度是不可能的。
第一个发明是鉴于上述诸点,作为第一发明所要解决的第一个课题是提供一种电池,其结构是通过将活性物质制成粉体,再将粉体装入容器中构成电池,可使规模扩大化,而且可与劣化的活性物质·催化剂的再生和更换等相对应,也可在电池内设置传热体,并且能增大能量密度。
2.现有技术和第二课题
以前的电池结构是将活性物质定形化,加工成板状、圆柱状或圆筒状等规定的形状,在电解质溶液中进行浸渍,再将电解质板夹持在正极和负极之间形成层叠结构,即,镍氢电池等的层叠化如图49所示进行,将集电极本体431、正极432、隔离层433、负极434、集电极本体435依次贴紧。该实例,例如在特开平9-298067号公报中已作记载。同一公报中记载的电池是将具有以氢氧化镍为主体的正极、以吸氢合金为主体的负极、高分子无纺布形成的隔离层和由碱性水溶液形成的电解液的基本电池(单元电池),数个串联连接装在金属制成的方形容器内,开口部分用具有可逆性通气孔(ベソト)封口板进行密闭的结构的电池。
含有上述结构的现有电池430是由膜结构(二元)形成的,一般是在将电池430制成大容量时,为了减薄,如图50那样进行延长卷装,如图51那样,将单元电池430并联连接,或者如图52那样,在多个单元电池430内夹入数个电极板436,使连接各电极板436的导线437伸出电池外,将这些电极与其他单元电池的极性不同的电极板438连接在一起,形成层叠结构。
然而,图49~52所示的现有电池仍存在下述不理想的问题。
(1)规模扩大化仍有界限。
即,原有电池由膜结构(二元)形成,由于电池内流动的电流与膜面积成比例,例如,以1m2的面积产生1W电力时,为产生10kW的电力,则需要(100×100)m2的面积。另外,虽然考虑到或增加膜的数量,或将膜扩大卷成卷,但是,哪一种情况都会形成庞大的体积,难以实用。因此,必须将电池并联连接,结果导致整体结构相当复杂。
(2)伴随着大容量化,制造费用也极高。
即,要想获得大容量时,对于膜结构电池必须成比例地增大膜面积,伴随着电池容量的增大,制造费用也会成比例地增加。为此,由于规模扩大化,制造费用也就没有优势了。
(3)不能与电池的劣化相对应。
即,活性物质作为电池的构成部件,被固定成板状和圆柱状等,所以,在劣化时,不能只更换活性物质,而必须整个电池进行更换。
(4)将电池串联连接时,装置费用和连接部的阻抗能量损失都大。
即,例如将每个1.6V~2.0V的电池,数个进行连接,获得100V等高电压时,电池间必须用导线等连接,由此不仅提高了成本费用,而且由于通过连接部的电流产生热损失,造成能量损失。
鉴于上述诸点,第二发明所要解决的第二个课题是提供一种层叠型三元电池,通过将电池结构三元化,增大电池的容积(单元)可与增大电池容量相对应,伴随规模的扩大化而形成各种优势。
3.现有技术和第三课题
一般讲各种设备和装置,如以下发明实施方案中详细说明的那样,设备或装置内的空间多数没有得到有效利用。
因此,第三发明所要解决的第三课题是将第一或第二发明涉及的三元结构电池作为各种设备或装置构成的一部分,为三元电池的实用提供一种有效的途径。
4.现有技术和第四课题
实用电池大致分为不能反复充放电的原电池、可反复充放电的二级电池、由物理电池(例如,太阳能电池)和生物电池(例如,酶电池)构成的特殊电池、以及燃料电池。
第四课题在于改进这些实用电池中碱性原电池和碱性二级电池的缺点。
电池由3个主要构成要素,即负极、正极和电解质所构成。这样,放电时,在负极中,由电化学反应向外部回路中放出电子,其自身被氧化,在正极中,由电化学反应接收来自外部回路的电子,其自身被还原,电解质是离子传导性物质,在电化学反应时形成负极和正极间的离子移动介质。这样,放电时,在负极上引起氧化反应,在正极上引起还原反应,所以,作为负极材料,可使用吸氢合金、镉、铁、锌、铅等还原物(非氧化物),作为正极材料可使用氧化物。
例如,碱性原电池中的碱性锰电池,一般是,作为正极活性物质,使用二氧化锰和碳,作为负极活性物质,使用锌,作为电解液,使用氢氧化钾或氢氧化钠溶液。这种碱性锰电池可按以下反应进行。
(负极)
(正极)
作为代表性的碱性二级电池的镍-镉蓄电池,一般是,作为正极活性物质,使用氢氧化镍和碳,作为负极活性物质,使用镉,作为电解液使用氢氧化钾溶液。这种镍-镉蓄电池可按以下进行反应。
(负极)
(正极)
(整个电池)
上式中,右向箭头表示放电反应,左向箭头表示充电反应。正如上式所明确的那样,通过负极中的放电反应,生成氢氧化锌和氢氧化镉等氢氧化物。作为电极所要求的功能,最重要的是具有一定的机械强度和在使用电位区域内的耐腐蚀性,更为重要的功能是具有优良的导电性。
然而,金属氧化物和金属氢氧化物一般比电阻很大,导电性差,所以,此前,在以金属氧化物作为活性物质的正极材料中,将碳、锌、钴等导电性材料作为导电助剂加以混合使用。然而,在负极活性物质中,为了促进氧化反应,由于使用金属单体,所以,放电引起该金属向金属氧化物和金属氢氧化物进行化学变化,造成导电性降低。为了提高导电性,提出如下方法,即在负极活性物质的锌等金属中,混入碳粉、镍粉或钴粉等导电性物质,使用混合的颗粒状物,或者,在由锌等金属形成的负极集电极本体上压接上述导电性物质后使用。
然而,压接处理和用来获得粒状物的造粒处理,是相当繁杂的,而且也提高了制造费用。
鉴于上述各点,第四发明所要解决的第四课题是提供一种即使进行放电也能呈现良好放电特性(放电电压不易降低)、寿命长、费用低的碱性原电池和碱性二级电池。
5.现有技术和第五课题
以前的区域分散型发电系统是使用发电副生的热能,产生热风和冷风、热水、蒸汽,供给蒸汽能量和热能量的固定型的共生系统(コ-ヅエネレ-シヨソシステム)。在这种区域分散型的共生设备中,利用了太阳能发电、风力发电等。
作为现有技术,已知有利用设置在房屋顶上的太阳能电池,向电动汽车的蓄电池进行充电。
在特开平6-225406号公报中公开了一种利用商用电源和系统成串运转的燃料电池发电系统,向电动汽车的蓄电池进行充电的技术。
为了普及这种区域分散型共生系统,在各个家庭和事务所中必须设置发电设备。然而,发电设备很贵,作为家庭用而购买时,由于和购买电力价格的差异,需要多年才能获得经济效益。这样,为家庭用、事务所用而设置的发电设备,因设备费用很高,当不长时间使用时就不合算,所以,区域分散型共生系统很难普及。例如,在太阳能发电中,为了促进普及,国家承担了设备费用的一半额度,即使这样,经济上也是不能成立的,其结果导致预算额度过大。
鉴于上述诸点,第五发明所要解决的第五课题是提供一种区域分散型的发电方法和发电装置,仅限于在家庭、事务所设置的固定型的发电设备,通过把原本用作移动。输送装置的汽车等中设置的发电系统应用于家庭和事务所,使输送设备和自备发电设备成为共用的设备,可大幅度削减设备费用,即使在家庭和事务所没有发电设备时也能进行蒸汽和热的共生。
将太阳能发电等固定型发电设备用于汽车等移动·输送装置充电的技术,虽然已广为知晓,但是还没有见到将汽车等移动·输送装置中产生的电力,在家庭等固定型发电设备中的应用技术。
发明的公开
1.第一发明
用于解决第一课题的第一发明电池,其构成(参照图1)如下,即,在利用能通过离子而不能通过电子的部件进行连接的2个容器中的一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能释放电子的活性物质粉末,而在另一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,在2个容器内设置与活性物质粉末相接触的导电体的集电装置。
在第一发明的电池中,如后述,为使活性物质的粉末彼此间,及活性物质粉末和导电装置的有效接触,在2个容器内至少设置下述中的一种装置,即,为了使电解质溶液中的活性物质粉末形成流动,利用液体或气体产生流动化的流体分散装置和搅拌装置,最好是与2个容器连接,或设在2个容器内(参照图2~12)。
在第一发明的电池中,与活性物质粉末接触的集电装置,可采用棒状、板状和管状中的任何一种形状(参照图1~图4)。
在第一发明的电池中,可以使与活性物质粉末接触的集电装置与下述装置中的至少一个装置互相兼用,即,利用液体或气体使容器内的活性物质粉末形成流动的流体分散装置和搅拌装置(参照图5、图6)。
在这些个第一发明电池中,如后述,最好在2个容器内设置使电池内反应温度保持恒定的传热体。作为传热体,可使用与活性物质粉末接触的管状集电极本体和板状集电极本体中的一种(参照图8、图9)。
在这些个第一发明电池中,如后述,最好与2个容器分别连接以下装置,即,从容器中抽出劣化的活性物质粉末的抽出装置和向容器供给活性物质粉末的供给装置(参照图10、图11)。
这时,与抽出装置连接的至少一种下述装置,即,使抽出的活性物质粉末进行再生的再生装置和进行活性物质粉末补充的补充装置,再生的或新更换的活性物质粉末可由供给装置供到容器内(参照图10)。
抽出装置与利用热反应或化学反应使抽出的活性物质粉末变成充电状态粉末的反应装置连接,形成的处于充电状态的活性物质粉末可由供给装置供入容器内(参照图11)。
在这些个第一发明电池中,可将负极侧的活性物质粉末取为吸氢合金粉末,将正极侧的活性物质粉末取为氢氧化镍粉末(参照图7)。
在这些个第一发明电池中,可将负极侧的活性物质粉末取为吸氢合金粉末,将导入负极侧的流动化流体分散装置中的气体取为氢气,将正极侧的活性物质粉末取为氢氧化镍粉末,将导入正极侧流动化流体分散装置中的气体取为氧气或空气(参照图12)。根据第一发明的电池,即使不使活性物质粉末形成流动化,或者,即使没有使活性物质粉末形成流动化的设备,也具有比以前的电池更为优良的充放电特性,关于其特有的效果,在后述的发明实施方案中作详细地说明,但其改进要点如下所述。
(1)规模扩大化成为可能。
电池中流动的电流与反应物质的表面积成比例。将活性物质制成粉末制造电池时,可将粉末装入容器中构成电池。即,将活性物质制成粉末制造电池时,形成3元的电池结构,例如,以1升形成1W的电池,那末以1m3可形成1kW的电池,以10m3可形成1000kW的电池,若以100m3的话,可形成100万kW的电池,从而使规模扩大化成为可能。
当将活性物质制成粉末制造电池时,发挥了规模优势。例如,以前的电池,1kW需要10万日元的话,制作100万kW,要100万个,需要1000亿日元,但在本发明的电池中,具有规模优势,即,当增大规模时,发挥了减少制作单价的效果,仅以1亿日元即可制成。
(2)劣化的活性物质·催化剂的再生和更换等成为可能。
作为结构,在活性物质和催化剂粉末劣化时,将其抽出进行再生,或更换成新的活性物质和催化剂,或者利用热反应和化学反应恢复到充电状态,再供入。例如,将活性物质和催化剂粉末,与电解液一起以淤浆状用管子从容器中抽出,再将粉末与电解液分离,进行再生或补充新的,再与电解液混合,形成淤浆,用淤浆泵供入电池内。
例如,以前的电池是小型的,可充放电约500次,若是大型的,可连续工作8000小时左右,通过活性物质和催化剂的循环再生和补充等,可经常地将活性物质和催化剂保持在最高状态,电池的寿命成了电池设备的寿命,电池寿命获得延长50~100倍的效果。
(3)可在电池内设置传热体。
所说的将活性物质和催化剂制成粉末,并悬浮在电解质溶液中,是一种简单的结构,其中很容易设置传热体,利用经过设置在电池内的传热体传递的热,可将电池内的反应温度保持恒定,相对于所说的温度很高时电转换效率降低,反之温度很低时反应速度减慢的电池特性,可将电池内的温度调整到适宜的温度。通过将传热体回收的热及低热应用于冷暖空调和发电,具有增加能量发电效率、能量利用率的效果。
(4)可以增大能量密度。
电池中流动的电流与反应物质的表面积成比例。将活性物质制成粉末制作电池。当将活性物质制成粉末制作电池时,表面积增加,例如,1m3的粉末,表面积可达到300000m2,从而增大能量密度。例如,此前的电池,用面积1m2的膜形成1W的电池,制作3000kW的电池时,需要300万个面积1m2、宽0.1m的膜状电池,可达到300000m3大小。在本发明的电池中,与其同样功率的电池,使用粒径1μm的粉末,约达到10m3大小,能量密度达到30000倍,获得了极大地增加能量密度的效果。
2.第二发明
用于解决第二课题的第二发明的三元电池,其特征是,在利用能通过离子而不能通过电子的部件连接的一对电池(容器)中,在一个电池(容器)中,填充电解质溶液。并向该电解质溶液中加入能释放电子的活性物质粉末,使其悬浮,在另一个电池(容器)中,填充电解质溶液,同时向该电解质溶液中加入能吸收电子的活性物质粉末,使其悬浮,将形成的单元电池数组,通过兼用上述电池间的隔壁,而且使与上述粉末接触的导电性集电部件介在之间,串联连成一体,在两端的电池中设置与粉末接触,而且兼作正电极或负电极的集电极本体,构成叠层型三元电池。
根据具有上述结构的第二发明的三元电池,通过增加一对电池的容积,可对应增大电池的容量(电力量)。即,如果以1升的容积产生1W的电力,则增加1m3的容积,可获得1kW的电力。容积增加到10m3,可得到10kW的电力。为此,通过规模扩大化能发挥制造费用上的优势。即,以前的电池,如果10W需1万日元的话,则10kW,将达到1000万日元,但本发明的电池,规模越扩大,制造单价越减少,约为前者的1/10,即100万日元就能制造。
另一方面,根据向一对电池中填充的活性物质粉末(相当于以前的一般电极)的种类(材料)来确定电压,例如,使用金属铅粉和氧化铅粉时,因为形成2.4V左右的电压,需要12V以上电压时,只要串联连接5~6个单元电池就可以了。然而,根据第二发明,位于中间的(除两端外)单元电池,可以将两极与集电部件的材质共同,而且和以前的电池不同,因为不需要设置正极和负极的电极,只要将一对电池(单元电池)间的隔壁,用导电性的集电部件构成,就能在电和结构上串联连接。隔壁的厚度可以相当薄(例如,0.5mm),面积可以宽大(例如,127mm×127mm),而且,电流沿隔壁的厚度方向流动,所以,大电流的流动几乎没有任何阻力,电力损失极小。进而,通过隔壁可直接将2组单元电池连接(直接连接),所以,可将数组单元电池串联地且层叠状地连接,可以获得将整个电池的容积控制在最小限度的小型化。
而且,在第二发明的三元电池中,活性物质粉末具有膜结构中原有电池的膜(电池本体)的作用,电池中流动的电流与活性物质的表面积成比例,但这些粉末在电解质溶液中形成混浊状,由于占据了电池筒内的几乎全部容积,所以,能量密度变得极大。由于活性物质粉末以悬浮状态添加到电解质溶液(铅电池中为稀硫酸)中,混合后使用,所以,劣化时,通过与电解质溶液分离或者将电解质溶液与粉末一起进行更换,来谋求再生,从而大幅度地延长了电池的寿命(50倍~100倍)。
在第二发明的三元电池中,在需要大功率时,最好在各个电池中设置搅拌装置,使电解质溶液中悬浮的活性物质粉末形成流动化。搅拌装置有,在电池内装配能自由转动的具有搅拌叶的旋转轴,由马达等驱动装置进行机械搅拌的装置,或者用泵或鼓风机等向电解质溶液中供入液体或气体,或者通过循环,使电解质溶液中的粉末分散,而且形成流动化的装置。根据这种三元电池,通过利用搅拌装置搅拌电解质溶液中的粉体,使在电解质溶液中扩散,提高了活性物质粉末间的接触效率,同时使粉末与集电部件或集电极本体形成良好的接触,降低接触阻抗,提高了导电性,同时也增大了离子在电解质溶液中的扩散速度,形成大电流流动,输出大的功率。利用这种结构可以扩大各电池间的距离(串联方向的间隔),并能增大电池的容量。
在第二发明的三元电池中,可以从上述集电部件或上述集电极本体向各电池内外伸设置一个整体的导电性接线柱(スタツド)。根据这种三元电池,可大幅度增大集电部件或集电极本体和粉末间的接触面积,因降低了接触阻抗,所以能扩大各电池间的距离(串联方向的间距),并能大幅度增大电池的容量。
而且,在第二发明的三元电池中,为了降低由电池送出的电量,最好在上述搅拌装置上付加一种能使粉末流动停止的功能。像这种三元电池,通过给粉末搅拌装置付加上使粉末流动停止的功能,可任意地停止粉末的流动化,结果是可减少由电池送出的电量。
而且,在第二发明的三元电池中,能释放电子的活性物质,可以是吸氢合金、镉、铁、锌或铅中的任何一种,这些物质价格低可以实用,是优选的。进而,第二发明的三元电池中,能吸收电子的活性物质,可以是碱式氢氧化镍、二氧化铅或二氧化锰中的任何一种,这些物质价廉可以实用,是优选的。
3.第三发明
用于解决第三课题的第三发明的设备或装置,其特征在于,利用能通过离子但不能通过电子的部件连接的2个容器中的一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能释放电子的活性物质粉末,在另一个容器内填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,在2个容器内设置与活性物质粉末接触的导电体的集电装置,具有将这种三元结构电池作为部分结构的设备或装置,其是具有可充放电功能的电力贮藏设备。
作为可适用于第三发明的设备或装置,可以举出将三元电池内贮藏的电力作为动力源的旋转设备、将三元电池中贮藏的电力作为动力源的移动物体、将三元电池中贮藏的电力供给其他设备的电力输送装置、将三元电池中贮藏的电力转换成热能、动能或光能的设备。关于这些设备或装置的具体实例,在后述的发明实施方案中作详细说明。
对于第三发明的设备或装置,优选的是把利用液体或气体使2个宣传品内电解质溶液中悬浮的活性物质粉末形成流动化的流体分散装置和搅拌装置中的至少一种装置,与2个容器连接,或设置在2个容器内。如果具有流动化的流体分散装置或搅拌装置,可提高活性物质粉末间的接触效率,同时能使活性物质粉末和集电装置形成良好的接触,降低接触阻抗,提高导电性,同时增大离子在电解质溶液中的扩散速度,形成大电流流动,并能贮藏大的电力。
第三发明中,能释放电子的活性物质可以是吸氢合金、镉、铁、锌或铅中的任何一种,这些物质价廉可以实用,是优选的。而且,第三发明中,能吸收电子的活性物质可以是碱式氢氧化镍、二氧化铅或二氧化锰中的任一种,这些物质价廉可以实用,是优选的。同样,在第三发明中,电解质溶液可以是氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或者稀硫酸,这些溶液廉价,可以实用,是优选的。
4.第四发明
用于解决第四课题的第四发明的电池,是具有以下特征的碱性原电池,即,在将正极集电极本体、正极活性物质和电解质溶液、能通过离子而不能通过电子的隔离层、负极活性物质和电解质溶液及负极集电极本体,依次配置的碱性原电池中,作为负极活性物质,使用碳化金属或碳化金属与该金属的混合物;以及,是具有以下特征的碱性二级电池,即,在将正极集电极本体、正极活性物质和电解质溶液、能通过离子而不能通过电子的隔离层、负极活性物质和电解质溶液及负极集电极本体,依次配置的碱性二级电池中,作为负极活性物质,使用碳化金属或碳化金属与该金属的混合物。
根据第四发明的碱性原电池和碱性二级电池,因为碳是良好的导电体,所以,负极活性物质的金属即使化学变化成氧化物和氢氧化物,也能确保良好的导电性,抑制放电特性劣化(放电电压降低),然而,作为负极活性物质使用碳化金属或碳化金属与该金属的混合物是一种简单的方法,不使用高纯度碳等高价的导电助剂,不需要付与负极导电性的特殊处理,并能将制造费用控制在很低。
同样,正极活性物质和负极活性物质都是粉末的话,电池结构形成三元的就能得到规模优势(当扩大规模时具有减少制作单价的效果),因为可以再生和更换劣化的物质,又能在电池内设置传热体,所以能够对应电池特性进行操作,提高能量的发电效率,另外,增大表面积,使能量密度加大,能够得到以上所说的效果,所以是优选的。
而且,作为金属碳化物,例如,最好使用碳化铁。碳化铁是一种廉价材料,正如本申请人在申请的特开平9-48604号公报中所公开的那样,使用还原气体使部分含铁原料进行还原反应,接着,使用还原和碳化气体进行其余原料的还原反应和碳化反应的方法进行制造,由于能快速且经济地制造出碳化铁,是最优选的。
5.第五发明
用于解决第五课题的第五发明的区域分散型发电方法,其构成是:使用汽油发动机、柴油发动机和燃气轮机等发动机中的任何一种,作为产生驱动发电机的电力的装置和、用于贮藏产生的电力的电池和、利用发动机和来自电池的电力作为驱动电动机的动力进行移动的摩托车、三轮摩托车、汽车及船舶中的任何一种移动·输送装置,在停车或停船时,将搭载在移动·输送装置上的电池与设置在住所或事务所的转换器连接,将移动·输送装置的发电机发的电力用作住所或事务所的电力负荷,将停车或停船的移动·输送装置用作家庭或事务所的固定发电设备。
在上述第五发明的方法中,可以使用搭载了由燃料电池进行发电的装置和贮藏电力的电池的移动·输送装置,来代替搭载了使用发动机驱动发电机而产生电力的装置和贮藏电力的电池的移动·输送装置。
在上述第五发明的方法中,在住所或事务所设置至少一种太阳能发电和风力发电设备,把该设备产生的电力加以储藏的固定电池,与搭载在停车或停船的移动·输送装置上的电池连接,向该固定电池充电,由转换器将来自固定电池的电力转换成交流,并调整电压,作为住所或事务所的电力负荷使用。
此时,也可以使用至少一种太阳能发电和风力发电设备产生的电力,向停车或停船的移动·输送装置的电池进行充电。
在这些个第五发明方法中,将停车或停船的移动·输送装置产生的中热或/及低热供给住所或事务所的共生系统是优选的。
在这些个第五发明的方法中,在摩托车、三轮摩托车和汽车中的任何一种移动·输送装置停车时,用发动机驱动发电机向住所或事务所供电时,为了降低发动机的排气音量,也可在移动·输送装置外安装消音器。
同样,在这些个第五发明方法中,使用下列三元结构电池是优选的,即,在利用能通过离子而不能通过电子的部件连接的2个容器中的一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能释放电子的活性物质粉末,在另一个容器中填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,并在2个容器内设置与活性物质粉末相接触的导电体的集电装置。这样说是因为,将劣化的活性物质粉末的一部分或全部废弃掉,将劣化的粉末进行再生,而且将相当于废弃粉末量的新粉末供于容器内,可立即开始充电。
用于解决第五课题的第五发明的区域分散型发电装置,其特征在于具有以下部分:即,搭载了使用汽油发动机、柴油发动机和燃气轮机等发动机中任何一种产生驱动发电机电力的装置和用于贮藏产生的电力的电池和,用来自发动机和电池的电力作为驱动电动机的力使摩托车、三轮摩托车、汽车及船舶中任何一种运行的移动·输送装置和,用于向住所或事务所的各负荷供给调整成交流电压的电力而在住所或事务所设置的变流器和,将搭载在停车或停船中的移动·输送装置上的电池与设置在住所或事务所的变流器进行连接的连接器,把移动·输送装置的发电机所发的电力供给住所或事务所的负荷使用。
在上述第五发明的装置中,作为移动·输送装置,可以使用搭载了由燃料电池进行发电的装置和贮藏电力的电池的移动·输送装置。
在上述第五发明的装置中,其构成也可以是,在住所或事务所设置至少一种太阳能发电和风力发电设备,将由该设备产生的电力贮藏在固定电池中,通过与固定电池连接的变流器,供给负荷使用,把搭载在停车或停船中移动·输送装置上的电池,利用连接器与固定电池连接,将由移动·输送装置的发电机发出的电力供给固定电池。
此时,也可从贮藏了来自至少一种太阳能发电和风力发电设备产生的电力的固定电池,往停车或停船中的移动·输送装置的电池供给电力。
在这些个第五发明的装置中,构成共生系统,通过管道将移动·输送装置的热源与住所或事务所连通,将由停车或停船中的移动·输送装置产生的中热或/及低热供给住所或事务所,是优选的。
同样,在这些个第五发明装置中,使用下列三元结构电池是优选的,即,在利用能通过离子而不能通过电子的部件进行连接的2个容器中的一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能释放电子的活性物质粉末,在另一个容器内填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,在2个容器内设置与活性物质粉末相接触的导电体的集电装置。之所以这样,是因为将劣化的活性物质粉末一部分或全部废弃掉,将劣化的粉末进行再生,而且将相当于废弃粉末量的新粉末供入容器内,这样可立即开始充电。
由于本发明构成如上所述,所以取得了如下效果。
1.根据第一发明,具有如下显著效果。
(1)通过将活性物质制成粉末,再将粉末装入容器中构成电池,电池结构是三元的,使规模扩大成为可能。通过将活性物质制成粉末,构成电池,当增大规模时,制作单价减少,从而发挥出了规模优势。
(2)活性物质和催化剂粉末劣化时,将其抽出、再生,或更换新的活性物质和催化剂,或者以热反应和化学反应恢复到充电状态,再供给,通过这种构成,可经常保持活性物质和催化剂处于最佳状态,电池寿命成了电池设备的寿命,从而能大幅度延长电池寿命。
(3)可以在电池内设置传热体,由设置在电池内的传热体可将电池内的反应温度保持恒定,可与所说的温度增高时电力转换效率降低、反之温度降低时反应速度减慢的电池特性相对应,适当调整电池内的温度。通过将回收的热和低热利用于冷暖空调房和发电,从而增加了能量发电效率和能量利用率。
(4)通过将活性物质制成粉末构成电池,增加了反应物质的表面积,从而极大地提高了能量密度。
(5)为使活性物质粉末彼此之间及活性物质粉末与集电装置有效地进行接触,把利用液体或气体使2个容器内的电解质溶液中的活性物质粉末流动的流体分散装置和搅拌装置中的至少一种装置,与2个容器连接,或者设置在2个容器内,提高了活性物质粉末间的接触效率,同时也使粉末与集电装置形成良好的接触,从而降低了接触阻抗,提高了活性物质与集电装置或活性物质彼此间的导电性,提高了离子在电解质溶液中的扩散速度,所以形成大电流流动,与粉末不流动的情况相比,可以输出更大的功率。
2.根据第二发明,具有以下显著效果。
(1)由于通过增加一对电池的容积,可对应增大电池的容量(电力量),所以,利用规模扩大化可以发挥制造费用上的优势。通过向一对电池中填充活性物质粉末的种类(材料)来确定电压,需要大电压时,需将数个单元电池串联连接,而单元电池的两极与集电部件的材料共同,而且,与以前的电池不同,不构成正极和负极的电极,所以,通过用导电性的集电部件构成一对电池(单元电池)间的隔壁,则能在电和结构上形成串联连接,由于厚度很薄,所以能将整个电池制作得很紧凑,达到小型化,由于电流沿厚度方向流动,所以大电流几乎没有阻抗地流动。
而且,活性物质粉末,在膜结构上具有以前的电池膜(电池本体)的作用,电池中流动的电流与活性物质的表面积成比例,但粉末在电解质溶液中形成混浊状时,所有粉末的总表面积,与以前的膜结构电池相比,增加了数千倍到数万倍,所以能量密度也增加了数千倍到数万倍,同时,由于将活性物质粉末以悬浮状态添加到电解质溶液(铅电池为稀硫酸)中,进行混合后使用,所以在劣化时,通过将电解质溶液与粉末一起更换,可以获得再生,从而能大幅度延长电池的寿命。
(2)如在各电池中设置使电解质溶液中悬浮的粉末形成流动的搅拌装置,则通过利用搅拌装置搅拌电解质溶液中的粉末,可防止作为电极的粉末因自重而沉降,使其在电解质溶液中扩散,从而提高了各粉末间的接触效率,同时也使粉末与集电部件或集电极本体形成良好的接触,降低了接触阻抗,提高了电力。另外,扩大了各电池间的距离(串联方向的间隔),并增大了电池的容量。
(3)从集电部件或集电极本体向各电池内整体外伸设置一个导电性接线柱,大幅度增大集电部件或集电极本体与粉末间的接触面积,减小接触阻抗,所以,可扩大各电池间的距离(串联方向的间隔),并能大幅度增大电池的容量。
(4)为了降低由电池送出的电量,如在搅拌装置上附加一种能使粉末流动停止的功能,则能任意停止粉末的流动,这样可减少由电池送出的电量。
3.根据第三发明,获得以下显著效果。
(1)为作为各种设备或装置一部分的三元结构电池提供了实用的有效用途。即,除作为该设备和装置原本的功能外,通过附加上作为可充放电的电力贮藏设备的功能,利用空闲时间贮藏大量的电力,而且极大地提高了电力贮藏效率,并且,将伴随着电池反应的吸热放热应用于冷暖空调房和物质的加热、冷却等。
(2)在由设置了与电解质溶液中悬浮的活性物质粉末相接触的导电体的集电装置的2个容器构成的三元电池中,至少把一种利用液体或气体使2个容器内的电解质溶液中悬浮的活性物质粉末形成流动的流体分散装置和搅拌装置,与2个容器连接,或者设在2个容器内,使活性物质粉末和集电装置形成良好的接触,从而降低接触阻抗,提高了导电性,同时增大了离子在电解质溶液中的扩散速度,形成大电流流动,并能贮藏大量的电力。
(3)进而,将贮藏在三元电池中的电力由电力输送装置进行输送,作为旋转设备的旋转动力,或作为移动物体的移动动力,也能以光能、动能或热能加以利用。
4.根据第四发明,具有以下显著的效果。
(1)不往阴极活性物质中添加高纯度碳等高价导电助剂,不需要为付与负极导电性而进行的特殊处理,就能提供放电电压难以降低、寿命长、费用低的碱性原电池和碱性二级电池。
(2)正极的活性物质和负极的活性物质都是粉末的话,形成三元结构的电池,可发挥规模优势(当增大规模时,制作单价减少的效果),劣化的活性物质可以再生和更换,由于在电池内设置了传热体,所以能对应电池特性进行操作,提高了能量的发电效率,另外,由于表面积增加,能量密度增大而使上述效果得到发挥,所以,是优选的。
(3)作为碳化金属的碳化铁是价廉的,作为负极活性物质是特别优选的。
5.根据第五发明,具有以下显著效果。
(1)通过将原本在移动·输送装置的汽车等上用的发电系统,应用于家庭和事务所,可大幅度削减设备费用,即使在家庭和事务所没有发电设备时,也能够进行共生。
(2)由于在经济上能大幅度降低发电设备费用,所以使区域分散型共生系统的普及成为可能。
(3)通过使区域分散型共生设备廉价而普及,可以促进能量的有效利用,获得好的经济效果和二氧化碳产生量的削减效果。
(4)特别是,如用正极侧和负极侧的活性物质制成粉末、构成的三元结构电池,制成搭载在移动装置和输送装置上的电池和固定在住所或事务所中的电池,如将劣化的活性物质粉末的一部分或全部废弃掉,将劣化的粉末进行再生,或者将相当于废弃粉末量的新粉末供入容器内,则可立刻开始充电。
附图的简单说明
图1(a)是表示第一发明的第1实施方案电池的简要断面结构图,图1(b)是第一发明电池的放电曲线之一例的示意图。
图2是第一发明的第2实施方案电池的简要断面结构图。
图3是第一发明的第3实施方案电池之一例的简要断面结构图。
图4是第一发明的第3实施方案电池另一例的简要断面结构图。
图5是第一发明的第4实施方案的电池之一例的简要断面结构图。
图6是第一发明的第4实施方案电池另一例的简要断面结构图。
图7是第一发明的第5实施方案电池的简要断面结构图。
图8是第一发明的第6实施方案电池之一例的简要断面结构图。
图9是第一发明的第6实施方案电池另一例的简要断面结构图。
图10是第一发明的第7实施方案电池之一例的简要断面结构图。
图11是第一发明的第7实施方案电池另一例的简要断面结构图。
图12是第一发明的第8实施方案电池的简要断面结构图。
图13(a)是第二发明层叠型三元电池的验证试验器之一例的斜视图,图13(b)是同一电池的中间纵向断面示意图。
图14是图13层叠型三元电池验证试验器,组装前(分解状态)的部分主要部件的斜视图。
图15是第二发明的第2实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面示意图。
图16是第二发明的第3实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面示意图。
图17是第二发明的第4实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面示意图。
图18是第二发明的第5实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面示意图。
图19是第二发明的第6实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面示意图。
图20是内部空间具有可充放电三元电池的门纵向断面图。
图21是内部空间具有可充放电三元电池的桥墩纵向断面图。
图22是内部空间具有可充放电三元电池的堤堰斜视图。
图23是电子贮藏器的散热器简要结构图。
图24是顶栅部分具有可充放电三元电池的房屋纵向断面图。
图25是内侧具有可充放电三元电池的机罩一部分示意断面图。
图26是形成可充放电三元电池的地表面附近的断面图。
图27是在侧面部分具有可充放电三元电池的食品容器纵向断面图。
图28是具有可充放电三元电池的住宅中凹床的断面图。
图29是搭载了可充放电三元电池的拖车侧面图。
图30(a)是壳体内组装了可充放电三元电池的电动机纵向断面图,图30(b)是台座中组装了可充放电三元电池的电动机纵向断面图。
图31是壳体内组装了可充放电三元电池的涡轮发动机纵向断面图。
图32是组装了可充放电三元电池的双层结构船的部分示意斜视图。
图33是组装了可充放电三元电池的船的纵向部分断面图。
图34是组装了可充放电三元电池的飞机机翼断面图。
图35是组装了可充放电三元电池的压路机辊的断面图。
图36是设置在电车车体底部的可充放电三元电池简要结构图。
图37(a)是具有可充放电三元电池的电力机车断面图,图37(b)是在应用于涡轮发动机时,通过可充放电三元电池由发电器驱动电动机的机构一实施例简要构成图。
图38(a)是牵引电源车的电力机车断面图,图38(b)是应用于涡轮发动机时,由发电器至可充放电三元电池的电力贮藏系统一实施例简要构成。
图39是具有可充放电三元电池的低噪音电车断面图。
图40(a)是现有输电线的断面图,图40(b)是组装了可充放电三元电池的输电线断面图,图40(c)是由组装了可充放电三元电池的输电线向终端设备输送电力一实施例的简要流程图。
图41是组装了可充放电三元电池的电杆断面图。
图42是组装了可充放电三元电池的电池断面图。
图43是组装了可充放电的手电筒断面图。
图44(a)是在地表面附近形成的可充放电三元电池的纵向断面图,图44(b)是利用导轨枪(レ-ルガソ)发射金属弹丸装置一实施例的简要结构图。
图45是第四发明的第1实施方案碱性原电池的简要结构图。
图46是第四发明的第2实施方案碱性二级电池的简要结构图。
图47是第四发明碱性二级电池的放电曲线之一例的示意图。
图48是根据第五发明的第1实施方案,实施区域分散型发电方法的装置系统简要构成说明图。
图49是以前一般膜结构电池的中间纵向断面概念示意图。
图50是以前一般膜结构的长型电池中间纵向断面概念示意图。
图51是以前一般膜结构电池并联连接状态的中间纵向断面概念示意图。
图52是以前一般膜结构电池串联连接状态的中间纵向断面概念示意图。
实施本发明的最佳方案
以下,对本发明的实施方案进行说明,但本发明又不受下述实施方案的任何限制,并可以适当变更加以实施。
1.第一发明的实施方案
(第1实施方案)
图1(a)示出了第一发明的第1实施方案电池。如图1(a)所示,通过隔离层1设置负极池2、正极池3,在负极池2中填充负极粉末活性物质和电解质溶液4,在正极池3内填充正极粉末活性物质和电解质溶液5。作为负极和正极的粉末活性物质的组合,例如可以使用吸氢合金和氢氧化镍、镉和氢氧化镍的组合等。作为吸氢合金的具体实例,作为一例有La0.3(Ce,Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。作为电解质溶液,例如使用KOH水溶液等。而,隔离层1,由于只通过离子,所以是不能通过粉末的膜,例如使用素瓷、离子交换树脂膜、金属纤维等。
在负极池2、正极池3中,设置由各种导电体形成的负极集电器6、正极集电器7,集电器6、7与负荷装置(放电时)或发电装置(充电时)8连接,10为电解液界面。
接着,对本实施方案电池的充电和放电进行详细说明。
(充电)
当电池与发电装置8连接时,由发电装置8放出的电子到达负极集电器6上,该电子由负极集电器6与负极粉末活性物质直接地或通过粉末活性物质边移动边进行反应。负极粉末活性物质接收了电子而生成的阴离子,通过隔离层1进入正极池3,与正极粉末活性物质反应,放出电子。该电子通过粉末活性物质,或者直接移动到正极集电器7上,供给发电装置8。
(放电)
当电池与负荷装置8连接时,负极集电器6向外部回路放出电子,放出的电子经负荷装置8到达正极集电器7,该电子由正极集电器7与正极粉末活性物质直接地或通过粉末活性物质边移动边进行反应。正极粉末活性物质接收了电子而生成的阴离子,通过隔离层1进入负极池2,与负极粉末活性物质反应放出电子。该电子通过粉末活性物质,或直接移动到负极集电器6上,供给负荷装置8。
图1(b)是标称容量都为5Ah(安培·小时)的本发明电池与现有电池的放电曲线比较的示意图。在图1(b)中,黑点(●)表示本发明电池的放电曲线,白点(○)表示现有电池的放电曲线。本发明的电池是在正极池中填充氢氧化镍粉和电解质溶液,在负极池中填充吸氢合金粉和电解质溶液的三元结构电池(参照图1(a))。现有电池是使用氢氧化镍的板状电极作为正极,使用吸氢合金的板状电极作为负极,将这些电极在电解质溶液中浸渍的二元结构电池。图1(b)中纵轴表示端子电压(V),横轴表示放电容量(Ah)。放电中的电压变化容易受到电解液(在本比较实验中为氢氧化钾溶液)浓度变化产生的浓度分极影响,所以本发明的电池和现有电池放电中的电解液都调节成相同的浓度。在电池放电时,放电继续到一定电压以下时,从电极劣化等方面考虑很不好,所以必定存在一个终止放电的放电终止电压。这种放电终止电压越低,放电时间可能越长。在此点上,本发明的电池,由于电极活性物质是具有三元结构的粉末,即使粉末不形成流动化,与板状电极的二元结构现有电池相比,能量密度有极大的提高,如图1(b)中的“●”所示,放电电压没有急剧降低。
另一方面,现有电池,如图1(b)中“○”所示,在约4.5小时时,放电电压急剧降低。因此,例如,如果将放电终止电压取为1.0V时,从保护电池设备考虑,现有电池必须约在4小时时终止放电,而本发明电池可继续约5小时的放电。
(第2实施方案)
图2示出了第一发明的第2实施方案电池。图2中表示为了提高粉末彼此间,或粉末与集电器6、7的接触效率,可通过由气体或液体产生流动化的流体分散装置9,使各池2,3内的粉末形成流动化(搅拌)的状态。通过这种流动化,不仅提高了活性物质粉末彼此间的接触效率,同时也使活性物质粉末和集电器形成良好的接触,从而降低了接触阻抗,提高了活性物质粉末和集电器或者活性物质粉末彼此间的导电性,由于增大了离子在电解质溶液中的扩散速度,所以形成大电力流动,与不使粉末形成流动化的情况比较,可以输出更大的电力。
代替流动化流体分散装置9,或者在设置流动化流体分散装置9的同时也可以在各池2、3内设置叶片状搅拌机等搅拌装置,使粉末形成流动化(搅拌)。在图2中,虽然图示简化,但作为流动化流体分散装置9,可以使用在池内水平断面上使气体或液体形成均匀分散的分散板或喷嘴等装置。作为导入流动化流体分散装置9中的气体(或液体),例如可用氮气、氩气(或氢氧化钾水溶液等电解液)等。利用气体将粉末形成流动化时,导入流动化流体分散装置9中的气体,从各池2、3的上部抽出。利用液体使粉末形成流动化时,导入流动化流体分散装置9中的液体,从各池2、3的底部抽出。
除了附加流动化装置这一点外,其他结构和作用与第1实施方案的情况相同。
(第3实施方案)
图3、图4示出了第一发明的第3实施方案电池。图3表示为了使集电器与活性物质粉末具有良好的接触效率,将负极集电器和正极集电器分别制成板状负极集电器11、板状正极集电器12,以增大接触面积。图4表示为了使集电器和活性物质粉末具有良好的接触效率,将负极集电器和正极集电器分别制成管状负极集电器13、管状正极集电器14,以增大接触面积。若要加大集电器表面积的构成时,也可采用除板状或管状外的其他形状。
其他构成和作用与第2实施方案的情况相同。
(第4实施方案)
图5、图6示出了第一发明的第4实施方案电池。图5表示将负极集电器和正极集电器分别作为利用液体或气体形成流动化的流体分散器。图6表示将负极集电器和正极集电器分别作为利用马达等(图示省略)使其旋转驱动的搅拌机。
如图5所示,负极集电器兼分散器15、正极集电器兼分散器16是在各池2、3内水平断面上将气体或液体进行均匀分散的分散板或喷嘴等装置。也可以在各池2、3内设置叶片状搅拌机等搅拌装置。
如图6所示,负极集电器兼搅拌机17、正极集电器兼搅拌机18,同时兼有搅拌活性物质粉末(流动化)和直接与粉末接触的功能。作为负极集电器兼搅拌机17、正极集电器兼搅拌机18,虽然使用的是利用马达等(图示省略)旋转驱动的叶片状搅拌机等,但对搅拌装置的构成未作限定。图6中,可以并用由液体或气体形成流动化的流体分散器19,然而,也可以采用不设置流动化流体分散器19的构成。
其他的构成和作用与第2实施方案的情况相同。
(第5实施方案)
图7示出了第一发明的第5实施方案电池。本实施方案,作为活性物质的粉末,负极侧使用了吸氢合金粉末,正极侧使用了氢氧化镍粉末。如图7所示,在负极池2内填充吸氢合金粉末和电解质溶液20,在正极池3内填充氢氧化镍粉末和电解质溶液21。作为吸氢合金,例如使用La0.3(Ce,Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。作为电解质溶液,例如可使用6当量的KOH水溶液等。
对本实施方案电池的充电和放电进行详细说明。
(充电)
当电池与发电装置8连接时,由发电装置8放出的电子到达负极集电器6上,该电子由负极集电器6与负极粉末状的吸氢合金直接地或通过吸氢合金粉末边移动边进行如下反应。M为吸氢合金、MHx为氢化金属。
由反应产生的氢氧基离子通过隔离层1进入正极池3、在此与氢氧化镍粉末反应,进行如下反应,放出电子。
产生的电子,通过氢氧化镍粉末或碱式氢氧化镍粉末,或者直接移动到正极集电器7,供给发电装置8。
(放电)
当电池与负荷装置8连接时,由负极集电器6向外部回路放出电子,放出的电子经负荷装置8到达正极集电器7,该电子由正极集电器7移动到碱式氢氧化镍粉末上,通过碱式氢氧化镍粉末,或直接移动与水进行反应,生成氢氧化镍和羟基。羟基通过隔离层1进入负极池2,与氢化金属反应放出电子。该电子通过吸氢合金粉末,或直接移动到负极集电器6上,供给负荷装置8。
其他构成和作用与第2实施方案的情况相同。当然,本实施方案的电池,也可以以第3、第4实施方案以及下述的第6、第7实施方案的构成进行实施。
(第6实施方案)
图8、图9示出了第一发明的第6实施方案电池。本实施方案是在电池内设置传热体,同时使传热体兼有集电器的功能。也可以采用分别设置传热体和集电器的结构。如图8所示,在负极池2内设有负极集电器兼传热管22,在正极池3内设有正极集电器兼传热管23。如图9所示,在负极池2内设有负极集电器兼传热板24,在正极池3内设有正极集电器兼传热板25。
一边参照图8,一边对本实施方案电池的充电和放电进行详细说明。
(充电)
当电池与发电装置8连接时,由发电装置8放出的电子到达负极集电器22上,该电子由负极集电器22与负极的粉末活性物质直接地或通过粉末活性物质边移动边进行反应。负极粉末活性物质通过接收电子产生的阴离子,通过隔离层1进入正极池3,与正极的粉末活性物质进行反应,放出电子。该电子通过粉末活性物质,或直接移动到正极集电器23上,供给发电装置8。
如上所述,集电器为负极、正极,也兼用作传热管,通过与粉末接触,同时传送电子和热。在负极集电器兼传热管22、正极集电器兼传热管23中使水和空气等热介质流动,进行热回收、热供给。
(放电)
当电池与负荷装置8连接时,负极集电器22向外部回路放出电子,放出的电子经负荷装置8到达正极集电器23上,该电子由正极集电器23与正极粉末活性物质直接地或通过粉末活性物质边移动边进行反应。正极粉末活性物质通过接收电子而产生阴的离子,通过隔离层1进入负极池2,与负极粉末活性物质反应,放出电子。该电子通过粉末活性物质,或直接移动到负极集电器22上,供给负荷装置8。
图9的情况是集电器为负极、正极,也兼用作形成空洞的传热板,通过与粉末接触,同时传送电子和热。在负极集电器兼传热板24、正极集电器兼传热板25中使水和空气等热介质流动,进行热回收、热供给。充电和放电的详细情况与图8相同。另外,传热体的形状并不限于管状和板状,也可采用其他形状。
其他构成和作用与第2实施方案的情况相同。也可以将本实施方案的构成与第3、第4实施方案及下述的第7实施方案的构成进行组合。
(第7实施方案)
图10、图11示出了第一发明的第7实施方案电池。本实施方案中设置了,将活性物质粉末从容器中抽出的抽出装置和将活性物质粉末供入容器的供给装置,还设置有将抽出的粉末进行再生的装置、进行粉末补充的装置、将抽出的粉末利用热反应或化学反应转变成充电状态粉末的装置等。
首先,对本实施方案电池的充电和放电进行详细说明。
(充电)
当电池与发电装置8连接时,由发电装置8放出的电子到达负极集电器6上,该电子由负极集电器6与负极粉末活性物质直接地或通过粉末活性物质边移动边进行反应。负极粉末活性物质通过接收电子而产生的阴离子,通过隔离层1进入正极池3,与正极粉末活性物质反应,放出电子。该电子通过粉末活性物质,或直接移动到正极集电器7上,供给发电装置8。
(放电)
当电池与负荷装置8连接时,负极集电器6向外部回路放出电子,放出的电子经负荷装置8到达正极集电器7上,该电子由正极集电器7与正极粉末活性物质直接地或通过粉末活性物质边移动边进行反应。正极粉末活性物质通过接收电子而产生的阴离子,通过隔离层1进入负极池2中,与负极粉末活性物质反应,放出电子。该电子通过粉末活性物质,或直接移动到负极集电器6上,供给负荷装置8。
其他构成和作用与第2实施方案的情况相同。
(活性物质的再生和补充)
接着,边参照图10边对本实施方案电池的活性物质(催化剂)再生、补充进行详细说明。在图10中仅图示了负极侧的构成,正极侧也设置了同样的装置等。
如图10所示,因充放电产生劣化的活性物质粉末,作为与电解质溶液(电解液)一起的淤浆由负极池2抽出,用分离机26,必要时可废弃掉一部分或全部。电解液被分离,由分离机26供入再生机27中的粉末,在再生机27内利用盐酸进行洗涤等酸处理。再将由再生机27再生处理的粉末供入混合机28,在此处,由补充粉末漏斗29供入相当于分离机26废弃掉的粉末量的新粉末。经再生·补充的粉末,再在混合机28内与电解液混合,作为淤浆由淤浆泵(图示省略)供入负极池2。另外,进行电解液分离·混合的构成,图示中省去。
边参照图11,边对本实施方案的电池利用反应的再生、补充进行详细说明。在图11中,只图示出了负极侧构成,而在正极侧也设置了同样的装置等。
如图11所示,由充放电生成的粉末,与电解液一起作为淤浆液从负极池2抽出,用分离机26,必要时废弃掉一部分或全部。被分离的电解液,由分离机26供入到反应器30中的粉末,在反应器30中与由燃料供给管31供给的燃料进行反应,再次形成能放电的活性物质。在反应器30中形成充电状态的粉末,供入混合机28中,在此处,由补充粉末漏斗29供入相当于由分离机26废弃掉的粉末量的新粉末。再生·补充的粉末在混合机28内再次与电解液混合,作为淤浆液由淤浆泵(图示省略)供入负极池2内。另外,图示中省去了对电解液进行分离·混合的构成。
在反应器30内,例如,镍氢型电池,进行如下反应。
据此生成与充电时进行以下反应生成的MHx相同的活性物质。
在正极反应器中,镍氢型电池,由氧气或空气进行如下反应。
据此生成与充电时进行以下反应生成的NiOOH相同的活性物质。
另外,本实施方案的构成也可以与第3、第4、第6实施方案的构成进行适当组合。
(第8实施方案)
图12示出了第一发明的第8实施方案电池。本实施方案是将负极活性物质粉末取为吸氢合金,将负极搅拌(流动化)用的气体取为氢气和含氢气体或烃气或醇类或醚类,将正极活性物质粉末取为氢氧化镍,将正极搅拌(流动化)用的气体取为氧气或空气。如图12所示,在负极池2中填充吸氢合金和电解质溶液20,在正极池3中填充氢氧化镍粉末和电解质溶液21。利用流动化流体分散装置9向负极池2中供入氢气,向正极池3中供入氧气或空气。作为吸氢合金,例如可以使用La0.8(Ce,Nd)0.15Zr0.05Ni3.8Co0.8Al0.5等。作为电解质溶液,例如可用KOH水溶液等。
负极池2中,向吸氢合金粉末和电解质溶液20中供给氢气,产生如下反应。
当电池与负荷装置8连接时,被吸氢合金吸收的氢,与电解质溶液中的羟基按下式反应,放出电子和水。
放出的电子直接或通过吸氢合金粉末移动到负极集电器6上。电子由负极集电器6通过负荷装置8移动到正极集电器7上。电子由正极集电器7移动到碱式氢氧化镍粉末上,通过碱式氢氧化镍,或者直接移动,按下式进行反应,生成氢氧化镍和羟基。羟基通过隔离层1进入负极池,与氢化金属反应。
在正极池3中,镍氢型电池时,由氧气或空气进行如下反应。
据此生成与充电时进行以下反应生成的NiOOH相同的活性物质。
其他的构成和作用与第2实施方案的情况相同。当然,本实施方案的电池也可以以第3、第4、第6、第7实施方案的构成进行实施。
2.第二发明的实施方案
(第1实施方案)
图13是第二发明的第1实施方案层叠型三元电池的验证试验器之一例的示意斜视图和简要断面图。图14是组装前(分散状态)主要部件一部分的示意斜视图。如图13所示,本例的层叠型三元电池41是ソタハイ电池(镍氢电池),如图14所示,在厚度方向上贯通正方形状中央开口部分42a设置的电池(容器)部件42,以2个为一对进行构成,在图13的例中,具有二对(合计4个)电池部件42。如图14所示,在各电池部件42中的开口部分42a的周围形成浅(本例中深度为0.5mm)环状的凹状部分42b,在电池部件42、42之间,将略成正方形的耐碱性的离子透过性的隔离层(本例中为聚四氟乙烯性隔离层)43嵌装在凹状部42b内。隔离层43是只能通过离子,而不能通过电极粉末n,h和电的膜状体,除上述之外,也可以使用素瓷板、离子交换树脂膜、玻璃等。在各电池部件42的上面,临近开口部分42a内,在宽度方向上以一定间隔形成上下贯通的2个注液口42c,在各注液口42c中安装可自由装卸的橡胶栓44。
在各组电池部件42、42之间的凹状部分42b中,嵌插略呈正方形的耐碱性和具有导电性的板状集电部件(本例中为镍板)45。在2组电池部件42的全组两端,具有耐碱性的导电性集电极本体(本例中为镍板)46和47。在中央部分具有与开口部分42a相同形状的开口部分48a,外形与电池部件42相同的橡胶制成的垫片48,安装在电池部件42和42之间,及电池部件42和集电极本体46、47之间。在电池部件42、垫片48和集电极本体46和47上,沿开口部分42a和48a周围的四周方向,以一定间隔开设一连串在厚度方向上贯通的数个通孔42d、48d、46d、47d。这样,在数个通孔42d、48d、46d、47d中插入一连串的非导电性螺栓49,在螺栓49的端部螺纹处49a紧固地拧上螺母(未图示)。在左端(正极)和右端(负极)的集电极本体46和47的上端部,在宽度方向上以一定间隔开设小孔46e和47e,在本例中,在左端和右端集电极本体46和47两端的小孔46e和47e中,安装正极端子50、负极端子51,与配线52和53的一端连接。
在各电池部件42内,由注液口42c注入作为电解质溶液的氢氧化钾水溶液k,在氢氧化钾水溶液k中,从图13(b)的左端侧电池部件42开始,依次填入作为正极粉末活性物质的氢氧化镍粉n、作为负极的粉末活性物质吸氢合金粉h、作为正极的粉末活性物质氢氧化镍粉n、作为负极的粉末活性物质吸氢合金粉h,并使其悬浮。结果是,从图13(b)的左端到右端,依次形成正极池54、负极池55、正极池54、负极池55。
如上制作,构成层叠型三元电池41,而本例电池41是由2个串联连接的镍氢单元电池(二级电池)56构成的,形成约2.4V电压的电池。在电池41的正极端子50和负极端子51之间,利用配线52和53连接上2.4V电灯泡等负荷装置57。在充电状态下,放电时,与具有正极端子50的左侧第1单元电池56的正极集电极本体46接触的正极池54内的碱式氢氧化镍粉n,由正极集电体46接收到电子(e-),电子(e-)与氢离子一起供给一连串接触的碱式氢氧化镍粉末n,形成氢氧化镍。同样,在负极池55内,吸氢合金粉末h放出电子(e-)和氢离子(H+),这些氢离子通过离子透过性隔离层43进入正极池内。即,在正极池54内,进行以下反应,
在负极池55内进行以下反应,
接着,在负极池55内,吸氢合金粉末h放出的电子(e-),通过吸氢合金粉末h边移动边聚集(集电)在右侧第2单元电池56中与正极池54构成隔壁的集电部件45上,第2单元电池的正极池54内的碱式氢氧化镍粉末n从集电部件45接收电子(e-),电子(e-)与氢离子一起供给到一连串接触的碱式氢氧化镍粉末n上,形成氢氧化镍。而且,在右侧第2单元电池56的负极池55内,吸氢合金粉末h放出电子(e-)和氢离子(H+),该氢离子通过离子透过性隔离层43进入正极池54内。在负极池55内放出的电子(e-)聚集在负极集电极本体47上,从负极端子51通过配线53移动到负荷装置57上,再由配线52移动到正极集电极本体46。这样,由正极集电极本体46的正极端子50经负荷装置57向负极集电极本体47的负极端子51形成电流流动。这样产生1.2V×2(2.4V)的电压(进行放电)。
另一方面,向三元电池41充电,按以下形式进行。利用充电器58向电池41施加规定的电压,由负极集电极本体47的负极端子51向右侧第2单位电池56的负极池55供给电子(e-)。电子(e-)一边在吸氢合金粉末h内移动,一边由此产生如下反应,产生羟基离子。
在负极池55内产生的羟基离子(OH-),通过离子透过性隔离层43移动到左侧正极池54内,与氢氧化镍粉末n进行以下反应放出电子(e-)。
在正极池54内放出的电子(e-)聚集在集电部件45上,移动到左邻的负极池55内的吸氢合金粉末h上,这样发生上式所示的反应,产生羟基离子。在负极池55内产生的羟基离子(OH-),通过离子透过性隔离层43移动到左侧第1单元电池56的正极池54内,与氢氧化镍粉末n进行上式反应,放出电子(e-)。电子(e-)聚集在正极集电极本体46的正极端子50上,送往充电器58。
(第2实施方案)
图15是第二发明的第2实施方案层叠型三元电池的中央纵向断面概念示意图。
如图15所示,本例的三元电池41-1是铅电池,由单元铅电池56的6组串联连接构成。单元铅电池56在中间部分由耐酸性的离子透过性隔离层43分开,形成正极池54和负极池55。左端(第1组)单元电池56的正极池54左端壁和右端(第6组)单元电池56的负极池55右端壁,分别由作为集电极本体46、47的耐酸性导电体(铂板或铅板)侧壁构成,第1组单元电池56的负极池55的右侧壁和第6组单元电池56的正极池54的左侧壁,由作为集电部件45的耐酸性导电体侧壁(铂板或铅板)构成。位于中间的4组的单元电池56,在各组单元电池56之间,通过作为兼作隔壁的集电部件45的耐酸性导电体(铂板或铅板)形成串联连接,同时,通过作为集电部件45的耐酸性导电体侧壁(铂板或铅板)也和左端(第1组)和右端(第6组)的单元电池56形成串联连接。
在各池54、55内,填充稀硫酸溶液(硫酸水溶液)r作为本例中共同的电解质溶液。而且,在正极池54内的稀硫酸溶液中添加二氧化铅(PbO2)粉末A,使其悬浮。另一方面,在负极池55内的稀硫酸溶液中添加金属铅(Pb)粉末B,使其悬浮。
由上述结构形成的第2实施方案的三元电池41-1,按如下方式放电。即,与左端的正极集电极本体46相接触的正极池54,接收来自集电极本体46的电子,并将电子(e-)供给二氧化铅粉末A,按下式进行反应,形成硫酸铅(PbSO4),并产生离子。
接着,正极池54内的阴离子由离子透过性隔离层43移动到负极池55内,与金属铅粉末B按下式进行反应,放出电子(e-),使其氧化,生成硫酸铅粉。
负极池55内的电子聚集在集电部件45上,由集电部件45将电子供给右邻的正极池54内的二氧化铅粉末A,按上式进行反应,生成硫酸铅(PbSO4),并产生离子。而且,正极池54内的阴离子由离子透过性隔离层43移动到负极池55内,与金属铅粉B按上式反应,放出电子,生成硫酸铅粉末。该电子聚集在集电部件45上。该反应在各单元电池56中依次反复进行,电子通过负荷装置(未图示)从右端的负极集电极本体47向左端的正极集电极本体46移动,反之,电流通过负荷装置(未图示)从正极集电极本体46向右端的负极集电极本体47流动。在本例的情况中,产生约13.6V的电压。对于集电极本体和电极,只要是耐酸性的导电体,任何一种都可使用,例如也可以用碳和导电性聚合物。
(第3实施方案)
图16是第二发明的第3实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面概念示意图。
如图16所示,本例的三元电池41-2和图15的第2实施方案一样,是铅电池,其构成是配置贯通轴向的可自由旋转的旋转轴59,利用手动或旋转驱动装置(未图示)使电池41-2旋转。在与旋转轴59上的各池54、55内相对应的位置,在相对旋转轴59垂直的方向上,外伸设置数个搅拌叶片59a,利用旋转轴59的旋转使各池54、55内的稀硫酸溶液r与悬浮的二氧化铅粉A或金属铅粉B一起进行搅拌,而与第2实施方案的电池41-1不同。
因此,根据本例的三元电池41-2,通过搅拌作为电极粉末的二氧化铅粉A和金属铅粉B,使各电极粉体A、B和集电极本体46、47或集电部件45形成良好的接触,所以,能增大各池54、55(池部件42:参照图13)的容量,并获得电量的增大。通过搅拌作为电极粉末的二氧化铅粉A和金属铅粉B,可防止硫酸铅粒子在集电极本体和集电部件上的附着,所以,能将铅板用作集电极本体46、47和集电部件45。除了具有搅拌装置59这一点以外,由于与第2实施方案的电池41-1相同,所以,与第2实施方案相同的部件采用相同的符号表示而省去说明。
(第4实施方案)
图17是第二发明的第4实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面概念示意图。
如图17所示,本例的三元电池41-3是和图16的第3实施方案相同的具有搅拌装置的铅电池,但是,搅拌装置与第3实施方案的电池41-2不同。即,本例的搅拌装置由正极池54用的搅拌装置60和负极池55用的搅拌装置61构成,各搅拌装置60、61具有循环泵62、63,在硫酸水溶液r的循环管64、65注入口处安装有分散喷嘴66、67,抽出口处安装有电极粉末A、B的过滤器68、69,以使硫酸水溶液r形成循环。在本例的电池41-3中,分别由分散喷嘴66、67向正极池54或负极池55中喷射硫酸水溶液r,搅拌电极粉末A、B。另外,泵与电解质溶液间采用回水弯管(trap)等加以隔离。
通过搅拌作为本例三元电池41-3的电极粉末二氧化铅粉末A和金属铅粉B,使各电极粉末A、B和集电极本体46、47或集电部件45形成良好的接触,所以,能增大各池54、55(池部件42:参照图13)的容量,在获得电量增大的同时,能防止硫酸铅粒子向集电极本体和集电部件附着,所以,能将铅板用作集电极本体46、47和集电部件45。只是搅拌装置不同,其他部分与第3实施方案电池41-2相同,所以,与第3实施方案相同的部分采用相同的符号表示而省去说明。
(第5实施方案)
图18是第二发明的第5实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面概念示意图。
如图18所示,本例的三元电池41-4是具有与图17的第4实施方案相同结构搅拌装置的铅电池,然而,搅拌装置与第4实施方案的电池41-3不同。即,本例的搅拌装置是利用鼓风机71、72通过配管73、74从惰性气体源70,由分散喷嘴75、76将氮气、氩气等惰性气体供入正极电池54和负极池55中的氢氧化钾水溶液k中,搅拌电极粉末n、h,使形成流动化。另一方面,向正极池54和负极池55中供给氮气、氩气等惰性气体,通过过滤器79、80由另外的配管77、78向大气中开放抽出。
对于本例的三元电池41-4,分别将氢氧化镍粉末n装入正极池54内,将吸氢合金粉末h装入负极池55内,使在作为电解质溶液的氢氧化钾水溶液k中悬浮,构成镍氢型三元二级电池。正极池54的流动化搅拌气体,使用氧气或空气,负极池55的流动化搅拌气体,使用氢气。此时发生如下反应。即,负极池55中,吸氢合金粉末h与氢发生下列反应:
当电池与负荷装置57(参照图13)连接时,被吸氢合金粉末h吸留的氢气,与电解质溶液k中的羟基离子进行反应,按下式放出电子和水。
放出的电子聚集在负极集电极本体47上,通过负荷装置57(参照图13)向正极集电极本体46移动,在正极池46内移动到碱式氢氧化镍粉末n上,按下式与水反应,生成氢氧化镍和羟基离子。
羟基离子透过隔离层43向负极池55移动,与氢化金属反应,放出电子和水。
另一方面,在正极池54内,由于供入氧气或空气,产生以下反应。
结果是,通过充电时按下式进行的反应生成NiOOH而进行发电。
(第6实施方案)
图19是第二发明的第6实施方案层叠型三元电池的中间纵向断面概念示意图。
如图19所示,本例的三元电池41-5和图13的第1实施方案相同,是由镍氢二级电池构成,但是,正极池54和负极池55的容量相当大。取而代之的是,从集电极本体46、47和集电部件45向正极池54或负极池55内,分别以一定间隔外伸设置多个接线柱81、82、83。在本例的情况下,对于集电极本体46、47和集电部件45,由于使用了镍板,所以接线柱81、82、83也可以与镍板形成一个整体。在本例的电池41-5中,大幅度扩大了各池54、55的容积,而电极粉末n、h与集电极本体46、47和集电部件形成可靠的接触,所以,能充分的传送电(电子和电流)。在本例的电池41-5中也可以使用第3实施方案或第4实施方案的搅拌装置59,或把60和61组合使用。
(其他的实施方案)
以上说明了第二发明的三元电池实施方案,但也可以按下述实施。
①作为正极和负极的活性物质粉末,除上述以外,例如,可使用氢氧化镍和镉,或氢氧化镍和氢氧化铁。
②在上述实施方案中,虽然讲述的结构是通过导电性(耐酸性或耐碱性)的导电部件45将2~6个单元二级电池56进行串联连接,但也可以按照所要求的电压,以任意个进行串联连结。
③关于电池的容量,可根据所要求的电力容量,增大电池部件42的容积,也可根据需要,设置搅拌装置和接线柱。
3.第三发明的实施方案
以下对第三发明的实施方案以具体实例进行详细说明,即,以三元结构电池(三元电池)作为结构的一部分的,具有作为可充放电的电力贮藏设备功能的设备或装置、以三元电池中贮藏的电力作为动力源的旋转机器、以三元电池中贮藏的电力作为动力源的移动物体、以三元电池中贮藏的电力供给其他设备的电力输送装置和将三元电池中贮藏的电力转变成光能、动能、或热能的设备。
[以三元电池作为结构一部分的,具有充放电功能的电力贮藏设备或装置]
(门)
建筑物的门和汽车的门等各种门,为了隔热和提高强度,大多采用双层结构,但是其内部空间却没有有效利用。
因此,可将门的内部空间作为可充放电的三元电池的池使用。
即,以上述机构对三元电池进行充电,将门的内部空间用作电力贮藏库。
其结果是,将本实施例用于建筑物的门时,在由商用电源停电引起事故中,即使停止供电,贮藏在门内的三元电池的电力用作应急电源,而在用于汽车门时,不需要另外搭载蓄电池。而且,电池活性物质主要是金属粒子,所具有的特征是在汽车发生事故时耐冲击性强,而且具有吸音作用,隔音性很优良。
图20是内部空间具有可充放电的三元电池的门纵向断面图。在图20中,91是门的外壳、92是利用铰链的正极端子、93是利用铰链的负极端子、94是导电性的集电部件,用集电部件94和非导电性的隔离层95分割形成为数个池,各个池由离子透过性隔离层96分割成2部分,在分割后的一侧池中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液97,而在分割后的另一侧池中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液98。99为键装置、100为旋钮。
(桥墩)
桥墩多数是钢制的或混凝土制的,钢制桥墩多数是中空结构,但是,中空的内部空间没有有效利用。
因此,可将中空钢制桥墩的内部用作可充放电三元电池的池。
即,以上述机构向三元电池进行充电,将桥墩的内部空间用作电力贮藏库。
其结果是,通过在桥墩空洞部分内填充作为活性物质的铁粉等,增强了底座受破坏的强度,另一方面,例如,如桥墩靠近海洋附近时,可贮藏利用海水温差发的电力或利用潮汐发的电力,也可贮藏风力发的电力。
图21是内部空间具有可充放电三元电池的桥墩纵向断面图。图21中,101是桥墩块料(ブロツク),102是分支凸缘(フラソジ)、103是导电性集电部件,由集电部件103分割的各池,由离子透过性隔离层104分割成2部分,分割后的一侧池中填充正极粉末活性物质和电解质溶液105,而在分割后的另一侧池中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液106。
例如,将20m方形、5m高的块,叠成80层以4个桥墩形成桥梁,桥墩块料101以铁合金制成,内部施以镀镍,隔离层104使用氧化金属烧结体等绝缘体强度高的材料,作为正极粉末活性物质,使用在氢氧化镍粉末中混合了金属镍粉的活性物质,作为负极粉末活性物质,使用氢氧化铁粉和金属镍粉混合的活性物质,作为电解质溶液,使用6当量的氢氧化钾溶液时,可贮藏700亿kWhr的电力,该电力是日本全国商业用电约1个月的电力。
(大坝)
大坝,一般是填充混凝土构筑成的巨大建造物,但是,这种巨大容积仅用作将水的势能转变成电力的设备。
因此,作为钢制外壳的大坝,可将其内部空间用作可充放电三元电池的巨大的池。
即,不仅将大坝作为将水的势能转变成电力的设备,而且以上述机构向三元电池充电,将大坝的内部空间用作电力贮藏库。
其结果是,与扬水发电效率为60%比较,电力贮藏效率高达95%。
图22是内部空间具有可充放电三元电池的大坝侧视图。图22中,111是正极集电极本体、112是负极集电极本体、113是导电性集电部件,由集电部件113分割的各池,由离子透过性隔离层114分割成2个部分,分割后的池中,靠近正极集电极本体的池部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液115,在分割后的池中,靠近负极集电极本体的池部分内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液116。
(散热器)
液冷式散热器,作为冷却介质使用水和油,但这种冷却介质向燃料等的转用是困难的,仅作为冷却剂使用。
因此,用可充放电的三元电池构成散热器时,将电解液作为冷却介质。
即,电池充放电时,通过电解液接受必要的热而将散热器用作电力贮藏器。
其结果是,例如,不需要在汽车上搭载蓄电池,也可提高电池的电力贮藏效率。特别是外界气温低时,电池的反应速度可通过加热电解液进行促进。
图23是作为电力贮藏器的散热器简要构成图。在图23中,121是散热器本体、122是叶片,散热器本体121由离子透过性隔离层123分割成2部分,在分割后的一侧中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液124,而在分割后的另一侧中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液125。126是正极集电极本体、127是负极集电极本体。128a、128b是用于再生活性物质的分离活性物质过滤器,分离活性物质过滤器128b与热源相通。把来自热源的热传给散热器本体121。
(屋顶)
一般在住宅的屋顶上使用隔热性和斥水性优良的瓦、茅草、陶瓷等,但是屋顶自身没有能量转换功能,可以说屋顶和顶棚之间的很大空间也是白白浪费的。
因此,利用屋顶和顶棚的空间形成了可充放电的三元电池。
即,作为不把兼作隔热材料的土封入屋顶里,代之封入的是三元电池的粉末活性物质,将屋顶里用作电力贮藏库。
其结果是,例如,把设在屋顶上的太阳能电池和风力发电得到的电力贮藏在三元电池内,而且,若三元电池具有热交换功能的话,在夏季,抽吸室内的热风用于三元电池的电池反应,冬季时,将三元电池的反应生成热向室内释放,使室内形成冬暖夏凉。三元电池不仅用作电力贮藏装置,而且也可用作空调设备。在汽车的顶棚部分也设置具有热交换功能的三元电池,同样可获得空调效果。
图24是在顶棚部分具有可充放电三元电池的房屋纵向断面图。图24中,131是屋顶、132a、132b是墙壁,在由屋顶131和墙壁132a、132b和梁133围成的顶棚部分内,由一个壁132a向另一个壁132b配置数个集电部件134,用集电部件134分割的各池,再由离子透过性隔离层135分割成2部分,在分割后的池中靠近正极集电极本体136部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液137,而在分割后的池中靠近负极集电极本体138部分内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液139。
(汽车的机罩和行李箱盖)
汽车的机罩和行李箱盖,虽然用来覆盖发动机以及其他内装物和用作强度部件,但其内面部分没有利用。
因此,将机罩和行李箱盖用作三元电池的壳体,在机罩和行李箱盖的内侧形成可充放电的三元电池。
即,机罩和行李箱盖上具有电池功能。
其结果是,迄今已不需要在机罩内搭载蓄电池,而且,三元电池发挥了强度部件的功能,增强了机罩和行李箱盖的强度。
图25是内侧具有可充放电三元电池的部分机罩的示意断面图。图25中,141是机罩、142是导电性的集电部件,由集电部件142分割的各池,再用离子透过性隔离层143分割成2部分,分割后的一侧池中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液144,分割后的另一侧池中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液145。
(道路)
一般讲,道路施工时,下层铺设路基材料,在下层路基材料上铺设上层路基材料,表层部分铺设沥青,路基材料除了用作道路基础外,未特别加以利用。
因此,使用粉末活性物质取代现在一般使用的路基材料,在靠近地表面附近形成可充放电的三元电池。
即,利用上述机构对三元电池充电,在道路中贮藏大量电力。
其结果是,利用伴随着电池反应的发热可防止道路冻结,通过粉末活性物质的再生,可使路基材料再循环。
图26是形成可充放电三元电池的地表面附近的断面图。图26中,151是铺设的沥青、152是正极集电极本体、153是负极集电极本体、154是导电性集电部件,由集电部件154分割的池,再用离子透过性隔离层155分割成2部分,分割后的池中靠近正极集电极本体的池部分中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液156,而在分割后的池中靠近负极集电极本体的池部分内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液157。
(食品器具)
一般讲,为了使食品器具具有很好的保温性,多数使用隔热性高的陶器和金属制成的双层结构的器具。然而,由于隔热性高、热容量大,所以在向食品器具装入食品之前,为使与该食品温度调和,或预先将容器加热,或冷却,因此,需要确保良好的保温性。
因此,将食品器具的底部或侧部制成双层结构,利用该双层结构的内部空间形成能充放电的三元电池,在其内部空间内埋设发热元件或冷却元件。
即,将该三元电池内贮藏的电力作为电源,启动发热元件或冷却元件,加热保存热的食品,或冷却保存冷的食品。
其结果是,在将热的食品装入食品器具之前不必加热食品器具,也不必将该食品放凉。另外,在将冷的食品放入食品器具之前,不必将食品器具进行冷却,也不必对该食品加温。
图27是侧部具有可充放电三元电池的食品器具纵向断面图。图27中,161是食品器具把手,食品器具本体162形成具有内部空间的双层结构。食品器具本体162侧面的内部空间,由离子透过性隔离层163分割成2部分,分割后的一个空间内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液164,而分割后的另一个空间内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液165。在食品器具底部埋设发热元件(或冷却元件)166。167是电源开关、168是充电插座。由充电插座168向上述结构的食品器具侧面三元电池进行充电,在将食品装入食品器具中时,启动电源开关167,用侧面三元电池中充的电力启动发热元件(或冷却元件)166,以加热保持或冷却保持食品器具内的食品。
(平衡锤)
动力铲、叉式起重车、吊车等起重机,为了与提取的重物保持平衡,一般将平衡锤作为必须的附属物,这种平衡锤为金属块,除了用作重量平衡外,没有其他利用。
因此,在平衡锤的内部具有正极集电极本体和负极集电极本体,在该正极集电极本体和负极集电极本体之间装有离子透过性隔离层,在正极集电极本体和离子透过性隔离层之间填充正极粉末活性物质和电解质溶液,在负极集电极本体和离子透过性隔离层之间填充负极粉末活性物质和电解质溶液,形成可充放电的三元电池。
即,不仅将平衡锤作为单一的重物,而且可用作电力贮藏器。
其结果是,可以将内藏的三元电池的电力用作动力铲、叉式起重车、吊车等起重机的工作电源。
(凹床)
根据住宅,有时向凹床下通入高温燃烧排气,或通过设置电加热器,用作室内供暖装置的热源。然而,将这种热难以应用于冷气机,所以还不能说充分利用了凹床下的空间。
因此,可在凹床下形成可充放电的三元电池。
即,将凹床下形成电力贮藏库,因充放电时,一种电极进行放热,另一种电极进行吸热,故可用于室内冷暖空调房。
这样,由于作为冷暖空调房电源的电池吸放热可直接利用,所以与利用压缩性传热介质的膨胀、压缩产生的气化热和发散热进行冷暖空调房间的一般空调器比较,提高了能量转换效率。
图28是具有可充放电三元电池的住宅凹床断面图。图28中,171是凹床、172是正极、173是负极、174是导电性集电部件,利用由正极向负极配置的集电部件174分割的各池,再由离子透过性隔离层175分割成2部分,分割后的池中靠近正极的池部分中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液176,而在分割后的池中靠近负极的池部分中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液177。178是供给热介质的冷暖切换器、179是回收热介质的冷暖切换器。由供给热介质的冷暖切换器178,通过凹床下热介质流通空间180的热介质,由回收热介质冷暖切换器179回收,由正极热交换器热介质供给泵181供给各正极池内热交换器182,经过正极热交换器热介质排出泵183,送至热介质的冷暖切换器178。由回收热介质冷暖切换器179回收的热介质,由负极热交换器热介质供给泵184供给各负极池内热交换器185,经负极热交换器热介质排出泵186,送至供给热介质的冷暖切换器178。因此,通过将供给热介质的冷暖切换器178和回收热介质的冷暖切换器179,切换到冷气机或供暖机,可以将充放电时电池反应产生的化学反应热用作冷气机冷源,或用作供暖热源。
(床)
一般讲,床的隔热性很好,冬天暖和,夏天热。
因此,利用床表面下安装弹簧体等弹性装置的部分,在床内形成可充放电的三元电池。
即,将床形成电力贮藏器,充放电时,由于一个电极放热,另一个电极吸热,所以将其放热反应用于供暖房,将其吸热反应用于冷气机。
这样,作为空调房间的电力源,由于直接利用了电池的吸放热,所以与利用伴随压缩性传热介质膨胀、压缩产生的气化热和发散热进行空调房间的一般空调器比较,提高了能量转换效率。
具体的图示例,因和图28一样,所以省去(也可以用凹床171代替床表面)。
(工程用电源)
作为各种工程用电源,一般在不能用商用电源的场所,虽然可利用发动机发电设备,但是,会产生所谓噪音和排气的公害。
因此,将可充放电的三元电池搭载在车辆上,设置在工程现场。这样,在工程需要时,可由该三元电池供给电力。
这样可提供低噪音、低排气的电源供给装置。特别是在住宅密集区和隧道等狭窄空间内需要工程用电源时,其效果很大。
图29是搭载可充放电三元电池的拖车侧面图。图29中,191是动力车、192是搭载三元电池的拖车。
[将三元电池贮藏的电力作为动力源的旋转设备]
(电动机)
一般讲,电动机当不能由外部电源供给电力时,就不能工作,还存在起动时有额定以上电流流动的缺点。
因此,将电动机的壳体或台座作为电池外壳,形成可充放电的三元电池。
即,通过在电动机内部装有电力贮藏装置,即使外部电源不能供给电力,电动机仍能工作。
这样,将电动机和电池组合在一起,减小了装置的总容积。起动时,除了由外部电源,也可由三元电池供给电力,不需要过大的供电设备,并能控制外部电力的用量。而且,在电动机的通常运转时,只由三元电池供给电力,无需外部电力,即使停电时,电动机仍能工作。
图30(a)是壳体内组装了可充放电三元电池的电动机纵向断面图。图30(a)中,201是旋转轴、202是转子、203是磁线圈、204是正极集电极本体、205是离子透过性隔离层,206是负极集电极本体。在正极集电极本体204和离子透过性隔离层205之间,填充正极粉末活性物质和电解质溶液207,而在负极集电极本体206和离子透过性隔离层205之间,填充负极粉末活性物质和电解质溶液208。图30(a)中,电池虽是一个,假如沿着圆周方向进行叠层,或者在纵轴方向进行叠层,则可得到高电压。负极集电极本体206,虽然以圆形示出,若以矩形在纵轴方向上叠层,则能提高电动机的体积效率。
图30(b)是在台座中组装了可充放电三元电池的电动机纵向断面图。图30(b)中,209是电动机215的台座,210是正极集电极本体、211是离子透过性隔离层、212是负极集电极本体。在正极集电极本体210和隔离层211之间,填充正极粉末活性物质和电解质溶液213,而在负极集电极本体212和隔离层211之间,填充负极粉末活性物质和电解质溶液214。
用小型电动机使本发明三元电池进行工作的物品,例如,如在便携式磁带录音机中使用时,则现在使用的电池空间可以省略,由于只有电动机稍大,所以作为便携式磁带录音机整体可以小型化。假如在大型电动机中采用本发明的三元电池,也可以由三元电池供给电动机起动时所需要的大电流,因此由于不需要只在起动时需要的过大电源装置,所以,外部电力用量也能大幅度地降低。
(发动机)
一般讲,在活塞式发动机、涡轮发动机等发动机的壳体内,附设有使冷却介质流通的外套,启动这种发动机时需要电动机,在启动该电动机时,又必须从外部电源供给电力。
因此,将发动机的壳体作为电池壳体,形成可充放电的三元电池。
即,形成电池的壳体,吸收发动机的热量,有效地转换成电力,并将电力贮藏在发动机壳体外侧。
这样,由于发动机具有了蓄电作用,所以也就不需要外部电源了。通过利用发动机的热量进行蓄电,由于将以前废弃到外部的热能转换成电能贮藏起来,所以提高了总体能量效率。
图31是在壳体内组装了可充放电三元电池的涡轮发动机纵向断面图。图31中,221是旋转轴、222是涡轮机、223是壳体、224是正极集电极本体、225是离子透过性隔离层、226是负极集电极本体。在正极集电极本体224和隔离层225之间,填充正极粉末活性物质和电解质溶液227,在负极集电极本体226和隔离层225之间,填充负极粉末活性物质和电解质溶液228。
图31中所示的电池结构,加上发动机的工作温度,采用以比较高的温度进行工作的电池结构(例如,将碳酸锂、碳酸钾等碳酸盐作为电解质,以约650℃左右的高温工作的熔融碳酸盐型燃料电池),最好将由于充电而吸热的电极与壳体223共用。图31中,虽然示出了涡轮发动机的情况,但活塞式发动机的情况,可以将汽缸外周的冷却双层夹套作为电池的壳体。
[以三元电池贮藏的电力作为动力源的移动物体]
(双层结构船)
油轮等是泄漏时能污染海水液体的运输船,为了不使该液体因事故等而流入海洋,多数都采用双层结构,但是,这双层结构部分没有得到有效利用。
因此,在双层结构部分内,将海水和碱等作为电解液,形成可充放电的三元电池。
即,将船的双层结构部分用作电力贮藏库。
其结果是,可以将贮藏的电力用作船在航行中的动力源。
图32是组装了可充放电三元电池的双层结构船的部分示意侧视图。图32中,231是作为正极集电极本体的油罐壁、232是离子透过性隔离层、233是作为负极集电极本体的船外壁。在正极集电极本体231和隔离层232之间,填充正极粉末活性物质和电解质溶液234,在负极集电极本体233和隔离层232之间,填充负极粉末活性物质和电解质溶液235。本实施例的情况,作为电解液也可以利用海水。这样,通过将双层结构船的双层结构部分有效用作三元电池,例如,将100万吨油轮重量中的5%部分用作电池时,以10万马力的功率可航行60小时。
(船)
作为能源的石油、天然气、核燃料和煤等,为了降低运输费用,虽然可利用大排水量的大型船只进行大量运输,但是没有直接输送电力的装置。
因此,可将船仓的一部分或全部作为可充放电三元电池的池。
即,将船仓用作电力贮藏库。
其结果是,可将贮藏的电力用作船在航行中的动力源。
图33是组装了可充放电三元电池的船的纵向部分断面图。图33中,241是作为正极集电极本体的船隔壁、242是作为负极集电极本体的船外壁。在正极集电极本体241和负极集电极本体242之间有兼作隔壁的数个导电性集电部件243,由集电部件243分割的各池,再由离子透过性隔离层244分割成2部分,在分割后的池中靠近正极集电极本体的池部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液245,在分割后的池中靠近负极集电极本体的池部分内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液246。
假设,用100万吨排水量的船制作三元电池时,可以贮藏1亿kWhr的电力。如果1kWhr单价为10日元的话,可以运输相当于10亿日元的电力,与运输天然气和煤比较,提高了运输效率,是优选的。
(飞机)
飞机的机体与耐压有关,而机翼与强度有关,所以形成双重结构,在机翼的一部分内部空间中装入燃料,其余的内部空间却没有有效利用。
因此,利用机翼的内部空间形成可充放电三元电池的池。
即,将机翼内三元电池贮藏的电力用作飞机发动机启动时的电力和航行中中机内用电源。
其结果是,也就不需要电力用气体涡轮机和专用蓄电池了,从而减轻了飞机的总重量。
图34是组装了可充放电三元电池的飞机机翼断面图。图34中,251是作为正极集电极本体的机翼内隔壁、252是作为负极集电极本体的机翼外壁。把兼作隔壁的导电性的数个集电部件253插在正极集电极本体251和负极集电极本体252之间,由集电部件253分割的各池,再由离子透过性隔离层254分割成2部分,在分割后的池中靠近正极集电极本体的池部分中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液255,而在分割后的池中靠近负极集电极本体的池部分中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液256。
(压路机)
压路机的压路辊子既大又重,压路辊以重量发挥作用,因此,在辊子内部填充大量铁块作为重物,但填充物没有得到有效利用。
因此,以活性物质粉末代替压路机辊子内部的铁块,形成可充放电的三元电池。
即,将压路机的辊子用作移动用电源。
其结果是,压路辊除了作为重物外,也有效用作移动电源。
图35是组装了可充放电三元电池的压路机辊子的断面图。图35中,261是作为正极集电极本体的旋转轴、262是作为负极集电极本体的外壁。把兼作隔壁的导电性集电部件263插在正极集电极本体261和负极集电极本体262之间,由集电部件263分割的各池,再由离子透过性隔离层264分割成2部分,在分割后的池中靠近正极集电极本体的池部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液265,而在分割后的池中靠近负极集电极本体的池部分内,填充负极粉体活性物质和电解质溶液266。
(电车)
电车,一般通过导电弓由送电线供给电力,然而,架线既花费用又花时间,导电弓和送电线的摩擦也是产生噪音的原因。
因此,将电车的车体底部作为可充放电三元电池的池。
即,在车体底部贮藏三元电池的电力,用作行走时的电力。
其结果是,也就不需要架线了。
图36是在电车车体底部设置的可充放电三元电池的断面结构图。图36中,271是正极集电极本体、272是负极集电极本体,把兼作隔壁的数个导电性集电部件273插在正极集电极本体271和负极集电极本体272之间,由集电部件273分割的各池,再由离子透过性隔离层274分割成2部分,在分割后的池中靠近正极集电极本体的池部分中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液275,在分割后的池中靠近负极集电极本体的池部分中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液276。
例如,制作1吨三元电池时,贮藏100kWhr的电力,以这种贮藏的电力,在城市近郊行驶的电车,可以行驶数十分钟,在停车时的暂短时间(数分钟)内也可以充电。然而,在新干线行驶的16辆车,最大需要15000kW的电力,当各车辆没有搭载4吨的三元电池时,不能行驶2小时,所以,容量小于2吨的三元电池,最好同时搭载发动机发电器和燃料电池。
(电力机车)
电力机车以发动机发电器发电,虽然可以以此电力驱动电动机行驶,但是,由于对于负荷变动的随动性很差,所以,必须搭载飞轮。而且,发动机发电器的能量贮藏量少,所以,角动量的变动对行驶性能也产生恶劣影响。
因此,在发电器和电动机之间设置可充放电的三元电池。
即,以三元电池贮藏的电力驱动电动机,用作行驶用的电力。
其结果是,对于负荷变动的随动性变好,由于提高了发动机的效率,所以,增加了最大输出功率,同时还有减少公害物质排出量的优点。
图37(a)是具有可充放电三元电池的电力机车断面图。图37(a)中,281是驾驶室、282是发动机发电器、283是三元电池、284是电动机、285是控制装置、286是驱动轮。图37(b)是在适用于涡轮发动机时,由发电器通过可充放电三元电池驱动电动机的机构一实施例的简要图,287是压缩机、288是燃料箱、289是燃烧器,由外部送入的空气290用压缩机287进行压缩,这种高压空气和燃料箱288内的燃料由燃烧器289使其燃烧,生成高温高压气体,将这种高温高压气体的动能经膨胀机291、发电器292供给三元电池293,转变成电力贮藏起来,再将这种电力经控制装置294供给电动机295。
(电源车)
电力机车和电车一般通过导电弓从送电线供给电力,所以没有电气化的路线不能行驶,停电时也不能行驶。所以要牵引上电源车,这种电源车是搭载了发电器和可充放电三元电池的车辆,或者只搭载可充放电三元电池的车辆。
即,以电源车的电力驱动电动机,用作电力机车和电车行驶用的电力。
其结果是,即使在非电气化线路上,电力机车和电车也能行驶。
图38(a)是牵引电源车的电力机车断面图,图38(b)是适用于涡轮发动机时,由发电器至可充放电三元电池的电力贮藏系统一实施例的简要构成图。在图38(a)中,301是电力机车、302是电源车,对于与图37相同的构成元件,附以相同的编号,说明省略。图38(b)与图37(b)不同之处是不含有图37(b)中的控制装置294和电动机295。
(低噪声电车)
电车一般是通过导电弓从送电线供给电力,所以导电弓和送电线的摩擦会产生噪音。为此,当行驶在住宅密集区时,为了降低噪音,有时只能低速行驶。而且,作为高速输送装置的电车缓慢行驶也会造成大量时间的损失,不能准时到达目的地。
因此,作为搭载了发电器和可充放电三元电池或只搭载可充放电三元电池的车辆构成的电源车的牵引电源,可在各种车辆上搭载三元电池。
即,在高速行驶时将导电弓收起,仍能以三元电池贮藏的电力行驶。
其结果是,可以降低高速行驶时的噪音。
图39是具有可充放电三元电池的低噪声电车断面图,与图38(a)的电力机车301不同点是在该电力机车301上附加了导电弓311。
[把三元电池内贮藏的电力供给其他设备的电力输送装置]
(电线)
以前,高频电力输送使用同轴电缆,低频电力输送使用平行型电缆,然而,当来自电源的电力发生短暂停电或短期停电时,电力则停止供应,所以,不允许瞬时停止工作的机器就会发生重大的事故。
因此,将送电线作为集电极本体,在其周围填充粉末活性物质,使送电线也具有可充放电三元电池的功能。
即,形成三元电池,使电力适应于必须的机器电压,在短时间内供给三元电池内贮藏的电力。
其结果是,在以较小的直流电工作的设备中,在短暂的停电时,由三元电池可供给需要的电力,即使在商用电源暂时停电,或电源切换时,或电源插头拔掉时,电器设备也不会停止工作。特别是对个人计算机和电钟等以小电力工作的设备,能充分适应它们的电故障。
图40(a)是现有的送电线断面图,图40(b)是组装了可充放电三元电池的送电线断面图,图40(c)是从组装了可充放电三元电池的送电线向终端设备供应电力的一实施例概略流程图。
图40(a)中,321、322是送电线。图40(b)中,323是作为正极集电极本体的电线,324是作为负极集电极本体的电线。在正极集电极本体323和负极集电极本体324之间插入数个导电性的集电部件325,形成数个池,各池再由离子透过性隔离层326分割成2部分,在分割后的池中靠近正极集电极本体的池部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液327,而在分割后的池中靠近负极集电极本体的池部分中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液328。
图40(c)中,329是交流100伏电源、330是交流100伏送电线,331是整流器、332是内装三元电池的送电线、333是个人计算机。例如,如在送电线332中封装10克(gr)粉末活性物质,则在镍氢电池的场合,可以以7.2V、1A的直流电供电400秒钟。
(电杆)
为了输送电力,虽然在电杆的高处装配有电缆,但是,电杆构造物自身却没能有效利用。
因此,将电杆形成可充放电三元电池的构造。
即,通常由商用电源供给电力,停电时由电杆的三元电池供给电力。
其结果是,即使商用电源停电时,也不会中断而继续供电。
图41是装入了可充放电三元电池的电杆断面图。图41中,341是地表面、342是正极、343是负极,这些正极和负极之间插入数个集电部件344,用集电部件344分割的各池,再由离子透过性隔离层345分割成2部分,在分割后的池中靠近正极的池部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液346,而在分割后的池中靠近负极的池部分内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液347。
[将三元电池内贮藏的电力转换成光能、动能或热能的设备]
(电灯泡)
一般是,电灯泡是在金属容器上连接玻璃容器,在该玻璃容器中配置灯丝,经金属容器向灯丝供电,使灯发光。这样,在使电灯泡发光时,必须用外部电源。
因此,在电灯泡的金属容器部分内填充粉末活性物质,形成可充放电的三元电池。
即,使三元电池的端子和电灯泡的灯丝端子形成短路,即可发光。
其结果是,在没有外部电源时,仍可以使电灯泡发光。
图42是装入了可充放电三元电池的电灯泡断面图。图42中,351是正极集电极本体、352是负极集电极本体,353是离子透过性隔离层,在正极集电极本体351和隔离层353之间,填充正极粉末活性物质和电解质溶液354,而在负极集电极本体352和隔离层353之间,填充负极粉末活性物质和电解质溶液355。356是灯丝、357是灯丝端子、358是电池正极端子、359是充电插座。灯丝356的一端和电池的负极集电极本体352在内部进行连接,所以,灯丝端子357和电池正极端子358形成短路,即可使电灯泡发光。
(手电筒)
手电筒一般是在带有电源开关的筒状容器中装入电池,使电灯泡发光,但是,在手电筒的容器中再装入电池容器的所谓双层容器结构,其重量大。
因此,将手电筒的容器用作集电极本体,在容器内装入粉末活性物质和电解液,形成可充放电的三元电池。
即,将手电筒的容器用作三元电池的壳体。
其结果是,由于不需要向现有手电筒中装入电池,所以,能使手电筒重量减轻和小型化。
图43是装入了可充放电三元电池的手电筒断面图。图43中,361是电灯泡、362是开关、363是正极集电极本体、364是负极集电极本体,365是离子透过性隔离层,在正极集电极本体363和隔离层365之间,填充正极粉末活性物质和电解质溶液366,而在负极集电极本体364和隔离层365之间,填充负极粉末活性物质和电解质溶液367。
(巨大陨石轨道变更装置)
作为巨大陨石轨道的变更装置,是将铅蓄电池的电力作为能量,把配置在2个轨道上的金属弹丸进行发射,将该金属弹丸打入巨大陨石中,改变陨石轨道,虽然已提出了这种方法,但是,打入陨石的能量却不能满足。
因此,在地表面附近,以大电流形成可充放电的三元电池。
即,将三元电池中贮藏的电流转换成动能,大幅度增加由导轨枪(レ-ルガソ)发射金属弹丸打入陨石中的能量。
图44(a)是在地表面附近形成的可充放电的三元电池纵向断面图。图44(a)中,371是地表面、372是正极、373是负极,在正极371和负极372之间插入数个导电性集电部件374,由集电部件374分割的各池,再由离子透过性隔离层375分割成2部分,在分割后的池中靠近正极部分内,填充正极粉末活性物质和电解质溶液376,而在分割后的池中靠近负极的池部分内,填充负极粉末活性物质和电解质溶液377。
图44(b)是利用导轨枪发射金属弹丸装置一实施例的构成图。图44(b)中,378是可充放电的三元电池、379是金属弹丸、380是作为正极的H型钢的电刷(ブラシ)、381是作为负极的H型钢的电刷。例如,图44(a)所示结构的三元电池,当形成10km见方时,可以贮藏105伏×1013安培的电力。利用这种电力,从天空向地面形成0.5×1018瓦特的磁场,将该电磁力付与金属弹丸。即,在由电刷380和381构成的10m宽的导轨上,施加1035N的力,将直径50m、长度100m的镍制弹丸,加速至光速的1/10000左右进行发射,可以击落几乎所有的陨石。
(熔融装置)
在熔融各种物质的熔融炉中设置大电力供电设备,从而增大了供电设备的设备费用。
因此,在熔融炉内设置高输出功率、低容量、可充放电的三元电池。
即,以适当的发电装置向三元电池充电,在物质熔融时,将三元电池贮藏的高输出功率、低容量的电力供给熔融炉,将其电能转变成热能而熔融物质。
这样以较小的供电设备使物质熔融。
4.第四发明的实施方案
(第1实施方案)
图45是第四发明的第1实施方案的碱性原电池的简要构成图。如图45所示,通过离子透过性隔离层391设置负极池392、正极池393,在负极池392中,填充负极粉末活性物质和电解质溶液394,而在正极池393中,填充正极粉末活性物质和电解质溶液395。作为负极粉末活性物质,可使用碳化铁粉末,然而,也可使用碳化铁和铁的粉末混合物。所谓碳化铁,意指该碳化铁制品,至少一部分具有Fe3C的化学组成。这种碳化铁,例如,如上所述,可以本申请人申请的在特开平9-48604号公报中公开的方法进行制造,然而,在将含铁原料进行还原和碳化得到碳化铁时,没有必要将全部含铁原料转化成碳化铁。之所以这样讲,是因为虽然碳化铁中碳化部分形成的越多,导电性越好,另一方面,碳化部分越多,高转化率的碳化铁制品的制造费用也越高。就此点考虑,碳化铁制品的Fe3C组成,若含铁量在5原子%以上时,作为负极粉末活性物质必要的导电性就可以确保,而且,制造费用也能控制得比较低。
作为正极粉末活性物质,可以使用二氧化锰和碳的粉末混合物。负极池392和正极池393中的电解质溶液,都使用氢氧化钾水溶液。
隔离层391是可通过离子,但不通过粉末的膜,例如,可使用素瓷、离子交换树脂膜、金属纤维和无纺布等。在负极池392、正极池393中,分别设置由导电体构成的负极集电器396、正极集电器397,这些集电器396、397与负荷装置398连接。集电器396、397最好是不被碱溶液所腐蚀的金属,例如,可使用镀镍的碳钢板。
以下,对第四发明的第1实施方案碱性原电池的放电进行详细说明。
当电池与负荷装置398连接时,负极集电器396向外部回路放出电子,放出的电子由负极集电器396通过负荷装置398到达正极集电器397。电子由正极集电器397与正极粉末活性物质直接或通过粉末活性物质一边移动一边进行反应。正极粉末活性物质通过接收电子而生成的阴离子,通过隔离层391进入负极池392,在此处与负极粉末活性物质反应,放出电子。该电子通过粉末,或者,直接移动到负极集电器396,供给负荷装置398。以上循环反复进行。
将以上放电反应,分成负极侧和正极侧,以化学式表示时,可表示如下。
(负极)
(正极)
图45仅表示碱性原电池的简要构成图,其可采用圆筒型和层叠型等各种结构。
(第2实施方案)
图46是第四发明的第2实施方案碱性二级电池的简要构成图。对于与图45相同的构成,附以相同的编号而省去说明。与图45不同点是,在图46中,作为正极粉末活性物质,使用氢氧化镍和碳的粉末混合物,并具有流动化流体分散装置399、400。另外,可设置负荷装置(放电时)或发电装置(充电时)401代替负荷装置398。
为了提高负极池392和正极池393内粉末彼此间或者粉末和集电器396、397的接触效率,利用流动化流体分散装置399、400向各池392、393内供给气体或液体。可以与流动化流体分散装置399、400一起,在各池392、393内同时设置叶片状搅拌机等搅拌装置,代替流动化流体分散装置399、400,也可使粉末形成流动化。
在第四发明的第2实施方案碱性二级电池的充电和放电中,因为放电反应与对碱性原电池的说明相同,所以说明省去。对于充电反应作以下说明。
当电池与发电装置401连接时,由发电装置401放出的电子到达负极集电器396,该电子由负极集电器396与负极粉末活性物质直接或者向粉末活性物质内边移动边进行反应。负极粉末活性物质通过接收电子而产生的阴离子,通过隔离层391进入正极池393,与正极粉末活性物质反应,放出电子。该电子通过粉末,或者,直接移动到正极集电器397,供给发电装置401。以上循环反复进行。
将以上放电反应和充电反应,分成负极侧、正极侧和整个电池,以化学式表示时,表示如下。
(负极)
(正极)
(整个电池)
上式中,右向箭头表示放电反应,左向箭头表示充电反应。
图46只示出了碱性二级电池的简要构成,其可采用圆筒型和层叠形等各种结构。
(放电曲线)
图47示出了第四发明的碱性二级电池(标称容量为3Ah)的放电曲线之一例。图47中纵轴表示端子电压(V)、横轴表示电容量(Ah)。该碱性二级电池,作为负极活性物质使用了碳化铁(含铁量约为30原子%的碳化铁)粉末,作为正极活性物质使用了氢氧化镍和碳的粉末混合物。这时,由流动化流体分散装置399、400向池内通入氮气。正如图47明确的那样,没有见到放电电压急剧降低的趋势,显示出良好的放电特性。
5.第五发明的实施方案
图48是根据第五发明的第1实施方案实施区域分散型发电方法的装置简要构成。图48中,汽车411具有汽油发动机、柴油发动机、气体涡轮机等发动机412、发电机413、贮藏电力用的移动源电池(蓄电池)414、电动机(马达)415。汽车411使用发动机412启动发电机413产生电力,将该电力贮藏在移动源电池414内。汽车411按原本的目的行驶时,利用发动机412和电池414的电力驱动电动机415,当行驶负荷小时,只利用电动机415就可行驶。
停车时,可将上述构成的汽车等用作家庭、事务所的固定发电系统,其是第五发明的方法和装置。代替用发动机启动发电机产生电力的装置,也可以使用搭载了由燃料电池进行发电的装置的汽车等。不仅仅是汽车,只要是具备同样功能的即可,也可以利用摩托车、三轮摩托车、船舶等。
如图48所示,将汽车411停放在住所416的车库时,利用连接器417将住所416中设置的固定电池(蓄电池)418与搭载在汽车411上的移动源电池414连接,由发动机412驱动发电机413,将发出的电力供给固定电池418,进行充电。来自固定电池418的电力由变流器419变成交流,调整电压,可用于负荷420。商用电源,虽然图中没有示出,但可以在变流器419到各负荷420之间连接。也可以将固定电池418与用直流的负荷直接连接使用。
当移动源电池414的电池容量减少时,可启动发动机412驱动发电机413进行充电。这时,为了降低发动机的排气声音,也可在汽车411的排气管外安装消音器。
如图48所示,在住所416设有风力发电设备和太阳能发电设备时,即,利用风力发电机421和太阳能电池422发出的电力供给固定电池418时,与来自移动源电池414的电力一起用于负荷420。将风力发电设备、太阳能发电设备单独或加以组合设置在住所时,需要大容量蓄电池(电池),增高了设备费用,但是,通过由搭载在汽车等上的蓄电池(电池)供给电力,可将设置在住所的蓄电池(固定电池418)小型化,以大幅度削减设备费用。
移动源电池414的电池容量小,并且当负荷420的耗电量大于风力发电机421和太阳能电池422产生的发电量时,可用固定电池418贮藏的电力对移动源电池414进行充电。
在本实施方案中,虽然对住所416设置风力发电设备和太阳能发电设备的情况进行了说明,但是,风力和太阳能的利用是可以选择的,当然不用说,不设置风力发电机421、太阳能电池422和固定电池418的构成也是可以的。即,最低限度,最好是设置变流器419,通过用连接器417将变流器419和移动源电池414连接,可将汽车的电力应用于家庭。
在本实施方案中,虽然只说明了电力系统,但是,把汽车等的空调器和散热器等产生的热能应用于家庭,可进行共生。例如,把汽车等的空调器和散热器等释放的热风、冷风等,通过管道供给住所用于家庭中的空调。虽然不是共生,但是,把汽车等空调器和散热器等产生的热能,在帐蓬和别墅等外出地点,也可以利用。
如上所述,以前的家庭用共生设备费用很高,若长时间不用,很不划算,在太阳能发电中,虽然设备费用的一半由国家负担,进行补贴,即使这样,从经济上也是不能成立的,结果是造成预算额过多。因此,也就停止了单独设置以前的共生设备,把原本作为移动·输送装置就存在的汽车等产生的电能用于家庭,可大幅度削减家庭用设备费,并能促进分散型发电。
使用发动机启动发电机使其发电的装置,或利用燃料电池进行发电的装置,与贮藏电力用的电池一起搭载在汽车等之中时,由电池供给的电量为数十KWhr,能够供给刚好一个家庭的消费的电力。外出时,多数使用汽车,可将移动用和固定用分开,即,把移动时供电和停车时供电按时间分开。
例如,购入300万日元的家用发电设备,从与电力的购买价格差考虑,在经济上是不能成立的,但是,若是300万日元的汽车,不仅作为发电设备,而且也作为原本目的的移动·输送装置,这在经济上也就成立了。
移动源电池414和固定电池418,例如,如图1~图12所示,可以将正极侧和负极侧的活性物质取为粉末构成三元结构的电池。这样,若是三元结构的电池,可以将劣化的活性物质粉末一部分或全部废弃掉,例如,根据第一发明的第7实施方案,只要用图10的再生机27将劣化的粉末进行再生,而且能向容器内供给相当于废弃粉末量的新粉末,就能立刻开始充电,由于具有上述效果,所以,是理想的。
本实施方案,虽然只对家庭使用的作了说明,但事务所使用的情况也是一样。
产业上应用的可能性
本发明是由以上说明构成的,其将活性物质制成粉末,构成可贮藏大量电力的三元结构电池,及以该电池作为部分结构的设备或装置,以及放电电压难以降低,寿命长的碱性原电池和碱性二级电池,以及适于利用摩托车、三轮摩托车、汽车、船舶等移动·输送装置动力的区域分散型发电装置。
符号说明
1、43、96、104、114、123、135、143、155、163、175、205、211、225、232、244、254、264、274、326、345、353、365、375、391-离子透过性隔离层;2、55、392-负极池;3、54、393-正极池;4、98、106、116、125、139、145、157、165、177、208、214、228、235、246、256、266、276、328、347、355、367、377、394-负极粉末活性物质及电解质溶液;5、97、105、115、124、137、144、156、164、176、207、213、227、234、245、255、265、275、327、346、354、366、376、395-正极粉末活性物质及电解质溶液;6、396-负极集电器;7、397-正极集电器;8-负荷装置或发电装置;9、399、400-流动化流体分散装置;10-电解液界面;11-板状负极集电器;12-板状正极集电器;13-管状负极集电器;14-管状正极集电器;15-负极集电器兼分散器;16-正极集电器兼分散器;17-负极集电器兼搅拌机;18-正极集电器兼搅拌机;19-流动化流体分散器;20-吸氢合金粉及电解质溶液;21-氢氧化镍粉及电解质溶液;22-负极集电器兼传热管;23-正极集电器兼传热管;24-负极集电器兼传热板;25-正极集电器兼传热板;26-分离机;27-再生机;28-混合机;29-补充粉末漏斗;30-反应器;31-燃料供给管;41、41-1~41-5-层叠型三元电池;42-池部件;45、94、103、113、134、142、154、156、174、243、253、263、273、325、344、347-集电部件;46、111、126、136、152、204、210、224、231、241、251、261、271、323、351、363-正极集电极本体;47、112、127、138、153、206、212、226、233、242、252、262、272、324、352、364-负极集电极本体;48-垫片;49-螺栓;56-单元电池;57、398-负荷装置;58-充电器;59、60、61-搅拌装置;n、h、A、B-粉末(活性物质);κ、r-电解质溶液;71、72-鼓风机;81、82、83-接线柱;91-门的外壳;92-正极端子;93-负极端子;101-桥墩块料;121-散热器本体;131-屋顶;141-机罩;151-铺设的沥青;162-食品器具本体;166-发热元件(或冷却元件);171-凹床;172、342、372、380-正极;173、343、373、381-负极;182-正极池内热交换器;185-负极池内热交换器;192-拖车;282-发动机发电器;283、293、378-三元电池;284、295-电动机;292-发电器;301-电力机车;302-电源车;311-导电弓;321、322-送电线;332-内藏三元电池的送电线;341-地表面;356-灯丝;357-灯丝端子;358-电池正极端子;361-电灯泡;379-金属弹丸;398-负荷装置;401-发电装置;411-汽车;412-发动机;413-发电机;414-移动源电池;415-电动机;416-住所;417-连接器;418-固定电池;419-变流器;420-负荷;421-风力发电机;422-太阳能电池。
Claims (45)
1.一种电池,其特征是,在利用离子可通过而电子不能通过的部件进行连接的2个容器中的一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能放出电子的活性物质粉末,而在另一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,并在2个容器内设置与活性物质粉末相接触的导电体集电装置。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征是,为了使活性物质粉末彼此间,以及活性物质粉末与集电装置的有效接触,把利用液体或气体使2个容器内电解质溶液中的活性物质粉末形成流动化的流体分散装置和搅拌装置中的至少一个装置,与2个容器连接、或设置在2个容器内。
3.根据权利要求1或2所述的电池,其特征是,与活性物质粉末相接触的集电装置是棒状、板状和管状中的任何一种形状。
4.根据权利要求2或3中所述的电池,其特征是,与活性物质粉末接触的集电装置,兼用作利用液体或气体使容器内活性物质粉末形成流动化的流体分散装置和搅拌装置中的至少一种装置。
5.根据权利要求1、2、3或4中所述的电池,其特征是,在2个容器内,设置用于保持电池内反应温度恒定的传热体。
6.根据权利要求5所述的电池,其特征是,传热体是与活性物质粉末相接触的管状集电体和板状集电体中的任何一种。
7.根据权利要求1~6任一项所述的电池,其特征是,2个容器分别与从容器抽出劣化的活性物质粉末的抽出装置和向容器内供给活性物质粉末的供给装置进行连接。
8.根据权利要求7所述的电池,其特征是,抽出装置与对抽出的活性物质粉末进行再生的再生装置和进行补充活性物质粉末的补充装置中的至少一个装置连接,由供给装置把再生的,或新更换的活性物质粉末,向容器内供入。
9.根据权利要求7或8所述的电池,其特征是,把抽出的活性物质粉末通过热反应或化学反应使之变成充电状态粉末的反应装置与抽出装置连接,将变成充电状态的活性物质粉末由供给装置供入容器内。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的电池,其特征是,负极侧的活性物质粉末为吸氢合金粉末,正极侧的活性物质粉末为氢氧化镍粉末。
11.根据权利要求2~9中任一项所述的电池,其特征是,负极侧的活性物质粉末是吸氢合金粉末,通入负极侧流动化流体分散装置中的气体是氢气,正极侧的活性物质粉末是氢氧化镍粉末,通入正极侧流动化流体分散装置中的气体是氧气或空气。
12.一种三元电池,其特征是,在利用能通过离子而不能通过电子的部件连接的一对池中,在一个池内填充电解质溶液,同时在该电解质溶液中添加能放出电子的活性物质粉末,形成悬浮液,而在另一个池中填充电解质溶液,同时在该电解质溶液中添加能吸收电子的活性物质粉末,形成悬浮液,将这样形成的数组单元电池,通过兼作上述池间隔壁且与上述粉末接触的导电性集电部件串联连接成一体,在两端的池内设置与粉末接触且兼作正极电极和负极电极的集电极本体,构成层叠型三元电池。
13.根据权利要求12所述的三元电池,其特征是,在上述各池中设置使电解质溶液中悬浮的活性物质粉末形成流动化的搅拌装置。
14.根据权利要求12或13所述的三元电池,其特征是,从上述集电部件或上述集电极本体向各池内外伸设置形成一体的导电性接线柱。
15.根据权利要求13所述的三元电池,其特征是,为了降低从电池送出的电量,在上述搅拌装置中附加停止上述粉末流动化的功能。
16.根据权利要求12~15中任一项所述的三元电池,其特征是,放出电子的活性物质是吸氢合金、镉、铁、锌或铅。
17.根据权利要求12~15中任一项所述的三元电池,其特征是,吸收电子的活性物质是碱式氢氧化镍、二氧化铅或二氧化锰。
18.一种设备或装置,其是将以下形成的三元结构电池作为部分结构的设备或装置,其特征是具有可充放的电力贮藏设备的功能,即,在利用只能通过离子不能通过电子的部件进行连接的2个容器的一个容器中,填充在电解质溶液中悬浮的能放出电子的活性物质粉末,在另一个容器中填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,在2个容器内设置与活性物质粉末接触的导电体集电装置。
19.根据权利要求18所述的设备或装置,其把用液体或气体使2个容器内电解质溶液中悬浮的活性物质粉末形成流动化的流体分散装置和搅拌装置中的至少一种装置,与2个容器连接,或设置在2个容器内。
20.根据权利要求18或19中所述的设备或装置,其特征是,该设备或装置是将电池贮藏的电力作为动力源的旋转设备。
21.根据权利要求18或19中所述的设备或装置,其特征是,该设备或装置是将电池贮藏的电力作为动力源的移动物体。
22.根据权利要求18或19中所述的设备或装置,其特征是,该设备或装置是将电池贮藏的电力供给其他设备的电力输送装置。
23.根据权利要求18或19中所述的设备或装置,其特征是,该设备或装置是将电池贮藏的电力转换成光能、动能或热能的设备。
24.根据权利要求18~23中任一项所述的设备或装置,其特征是,其中能放出电子的活性物质是吸氢合金、镉、铁、锌或铅。
25.根据权利要求18~24中任一项所述的设备或装置,其特征是,其中能吸收电子的活性物质是碱式氢氧化镍、二氧化铅或二氧化锰。
26.根据权利要求18~25中任一项所述的设备或装置,其特征是,其中电解质溶液是氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液或稀硫酸。
27.一种碱性原电池,其特征是,在将正极集电极本体、正极活性物质和电解质溶液、能通过离子但不能通过电子的隔离层、负极活性物质和电解质溶液、和负极集电极本体,依次配置的碱性原电池中,作为负极活性物质,使用的是碳化金属或碳化金属和该金属的混合物。
28.一种碱性二级电池,其特征是,在将正极集电极本体、正极活性物质和电解质溶液、能通过离子但不能通过电子的隔离层、负极活性物质和电解质溶液、和负极集电极本体,依次配置的碱性二级电池中,作为负极活性物质,使用的是碳化金属或碳化金属和该金属的混合物。
29.根据权利要求27所述的碱性原电池,其中,正极活性物质和负极活性物质都是粉末。
30.根据权利要求28所述的碱性二级电池,其中,正极活性物质和负极活性物质都是粉末。
3 1.根据权利要求27或29所述的碱性原电池,其中,金属为铁、碳化金属为碳化铁。
32.根据权利要求28或30所述的碱性二级电池,其中,金属为铁、碳化金属为碳化铁。
33.一种区域分散型发电方法,其特征是,搭载了使用汽油发动机、柴油发动机和气轮机等发动机中任一种使发电机产生电力的装置和、用于贮藏产生的电力的电池,通过发动机和电池的电力驱动电动机的力行驶的摩托车、三轮摩托车、汽车及船舶中的任何一种移动·输送装置,在停车或停船时,将搭载在移动·输送装置上的电池与设置在住所或事务所的变流器连接,把移动·输送装置的发电机发出的电力用于住所或事务所的负荷,将停车或停船的移动·输送装置用作家庭或事务所的固定发电设备。
34.根据权利要求33中所述的区域分散型发电方法,其中,使用搭载了由燃料电池进行发电的装置和贮藏电力的电池的移动·输送装置,代替搭载了使用发动机使发电机产生电力的装置和贮藏电力的电池的移动·输送装置。
35.根据权利要求33或34中所述的区域分散型发电方法,其中,在住所或事务所处设置太阳能发电和风力发电的至少一种设备,使贮藏该设备发出电力的固定电池,与搭载在停车或停船的移动·输送装置上的电池连接,向固定电池进行充电,由变流器将来自固定电池的电力变成交流,调整电压,供住所或事务所的负荷使用。
36.根据权利要求35中所述的区域分散型发电方法,其中,使用由太阳能发电和风力发电的至少一种设备产生的电力,向停车或停船的移动·输送装置的电池进行充电。
37.根据权利要求33、34或35中所述的区域分散型发电方法,其中,将由停车或停船的移动·输送装置产生的中热或/及低热供给住所或事务所,进行共生。
38.根据权利要求33、34、35或37中所述的区域分散型发电方法,其中,在摩托车、三轮摩托车和汽车的任何一种移动·输送装置停车时,用发动机启动发电机向住所或事务所供给电力时,为了降低发动机的排气声音,可在移动·输送装置的外部安装消音器。
39.根据权利要求33、34、35、36、37或38中所述的区域分散型发电方法,其中,使用有以下构成的三元结构电池,即,在利用能通过离子而不能通过电子的部件进行连接的2个容器中的一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能放出电子的活性物质粉末,而在另一个容器内,填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,并在2个容器内设置与活性物质粉末相接触的导电体集电装置。
40.一种区域分散型发电装置,其特征是包括以下部分,即,
搭载了使用汽油发动机、柴油发动机和气轮机等发动机中任何一种,使发电机产生电力的装置和、用于贮藏发出的电力的电池,利用发动机和来自电池的电力驱动的电动机的力进行行驶的摩托车、三轮摩托车、汽车和船舶中的任何一种移动·输送装置,和
为向住所或事务所的各负荷供给交流的调整过电压的电力而设置在住所或事务所处的变流器,和
将停车或停船时的移动·输送装置上搭载的电池与住所或事务所处设置的变流器进行连接的连接器,和
以移动·输送装置的发电机发出的电力,供给住所或事务所的负荷使用。
41.根据权利要求40中所述的区域分散型发电装置,其中,移动·输送装置是搭载了由燃料电池进行发电的装置和用于贮藏电力的电池的移动·输送装置。
42.根据权利要求40或41中所述的区域分散型发电装置,其中,在住所或事务所处设置太阳能发电和风力发电中的至少一种设备,将该设备发生的电力贮藏在固定电池中,通过与固定电池连接的变流器,由负荷使用,搭载在停车或停船时的移动·输送装置上的电池和固定电池利用连接器连接,将移动·输送装置的发电机发出的电力供给固定电池。
43.根据权利要求42中所述的区域分散型发电装置,其中,由贮藏太阳能发电和风力发电的任何一种设备发出的电力的固定电池,向停车或停船时的移动·输送装置中的电池供给电力。
44.根据权利要求40、41或42中所述的区域分散型发电装置,其中,通过管道将移动·输送装置的热源与住所或事务所连通,将停车或停船中的移动·输送装置产生的中热或/及低热供给住所或事务所,构成共生系统。
45.根据权利要求40、41、42、43或44中所述的区域分散型发电装置,其中,使用具有以下构成的三元结构电池,即,在利用能通过离子而不能通过电子的部件进行连接的2个容器的一个容器中,填充在电解质溶液中悬浮的能放出电子的活性物质粉末,而在另一个容器中,填充在电解质溶液中悬浮的能吸收电子的活性物质粉末,并在2个容器中设置与活性物质粉末相接触的导电体集电装置。
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