DE112021000404T5

DE112021000404T5 - Metall-luft-batteriesystem

Info

Publication number: DE112021000404T5
Application number: DE112021000404.2T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Noguchi; Toshiyasu Kiyabu
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-10-13
Also published as: AU2021238135A1; WO2021187356A1; AU2021238135B2; US20230066224A1; JPWO2021187356A1; JP7423753B2

Abstract

Ein Metall-Luft-Batteriesystem ist vorgesehen mit: einer Batterievorrichtung aufweisend eine negative Elektrode, einen Metallkörper, der elektrisch mit der negativen Elektrode verbunden ist, und eine positive Elektrode und aufweisend eine Kammer, die zwischen der negativen Elektrode und dem Metallkörper ausgebildet ist und durch die eine elektrolytische Lösung fließt; einer Sauerstoffabtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von Sauerstoff aus Luft; und einer Blasenbildungsvorrichtung zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung abgetrennt wurde, in die der Kammer zugeführten elektrolytische Lösung, während sie das Gas als Blasen bildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Metall-Luft-Batteriesystem.
HINTERGRUND
Das Patentdokument 1 offenbart ein Metall-Luft-Batteriesystem, in dem Sauerstoff als aktives Material der positiven Elektrode und Metall als aktives Material der negativen Elektrode verwendet wird. In diesem Metall-Luft-Batteriesystem wird Sauerstoff als aktives Material der positiven Elektrode in einem Elektrolyten aufgelöst, indem Luft in eine elektrolytische Lösung in einem Tank eingeblasen wird.
Zitatenliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP5659675B
ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Aufgabe
Um die Entladestromdichte in einem Metall-Luft-Batteriesystem zu erhöhen, ist es jedoch notwendig, die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Elektrolytlösung zu erhöhen, aber das einfache Einsprudeln von Luft in die Elektrolytlösung begrenzt die Möglichkeit, die Konzentration an gelöstem Sauerstoff zu erhöhen, was es schwierig macht, eine gewünschte Entladestromdichte zu erreichen.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darin, ein Metall-Luft-Batteriesystem bereitzustellen, das die Entladestromdichte erhöhen kann.
Lösung der Probleme
Um das obige Aufgabe zu lösen, weist ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß der vorliegenden Offenbarung auf: eine Batterievorrichtung aufweisend eine negative Elektrode, einen Metallkörper, der elektrisch mit der negativen Elektrode verbunden ist, und eine positive Elektrode und aufweisend eine Kammer, die zwischen der negativen Elektrode und dem Metallkörper ausgebildet ist und durch die eine Elektrolytlösung fließt; eine Sauerstoffabtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von Sauerstoff aus Luft; und eine Blasenbildungsvorrichtung zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung abgetrennt wurde, in die der Kammer zugeführten Elektrolytlösung, während sie das Gas zu Blasen bildet.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß dem Metall-Luft-Batteriesystem der vorliegenden Offenbarung kann die Lösungsrate von Sauerstoff in der elektrolytischen Lösung im Vergleich zum Einsprudeln von Luft in die elektrolytische Lösung erhöht werden, da Sauerstoff in der elektrolytischen Lösung durch Einsprudeln des Gases mit höherer Sauerstoffkonzentration als Luft in der elektrolytischen Lösung gelöst wird. Infolgedessen kann die Entladestromdichte erhöht werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Metall-Luft-Batteriesystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Metall-Luft-Batteriesystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend wird ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind illustrativ und nicht beabsichtigt, die vorliegende Offenbarung zu begrenzen, und verschiedene Änderungen sind im Rahmen der technischen Ideen der vorliegenden Offenbarung möglich.
(Erste Ausführungsform)
<Konfiguration des Metall-Luft-Batteriesystems gemäß der ersten Ausführungsform>
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Metall-Luft-Batteriesystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Batterievorrichtung 2, einen Elektrolytlösungstank 3, der eine Elektrolytlösung speichert, eine Sauerstoffabtrennungsvorrichtung 4 zum Abtrennen von Sauerstoff aus Luft und eine Blasenbildungsvorrichtung 5 zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung 4 abgetrennt wurde, in die Elektrolytlösung, die im Elektrolytlösungstank 3 gespeichert ist, während das Gas zu Blasen bildet. Die Batterievorrichtung 2 umfasst eine negative Elektrode 11, einen Metallkörper 12, der elektrisch mit der negativen Elektrode 11 verbunden ist, und eine positive Elektrode 13 und hat eine Kammer 14, die zwischen der negativen Elektrode 11 und dem Metallkörper 12 ausgebildet ist. Sowohl die negative Elektrode 11 als auch die positive Elektrode 13 sind elektrisch mit einer Last 10 verbunden. Ein Separator 15 ist auf einer Oberfläche 12a des Metallkörpers 12 angeordnet, die die Kammer 14 begrenzt. Als positive Elektrode 13 wird eine hydrophil behandelte Elektrode verwendet, die einen Sauerstoffreduktionskatalysator trägt.
Als Sauerstoffreduktionskatalysator kann in einer sauren flüssigen Umgebung ein Katalysator verwendet werden, der hauptsächlich Platin als aktiven Bestandteil enthält (z.B. platinunterstützter Kohlenstoff). In einer alkalischen flüssigen Umgebung kann ein Katalysator verwendet werden, der ein 3d-Übergangsmetall wie Eisen, Mangan, Nickel oder Kobalt oder ein Oxid davon als aktiven Bestandteil enthält. Darüber hinaus kann ein Katalysator, der Ruthenium, Silber, Gold oder Iridium als aktiven Bestandteil enthält, sowohl in einer sauren Umgebung als auch in einer alkalischen Umgebung verwendet werden. Darüber hinaus kann auch ein Katalysator verwendet werden, der einen organischen Metallkomplex, Kohlenstofffasern (z. B. Kohlenstoffnanoröhren), Stickstoffkarbid oder Ähnliches als aktiven Bestandteil enthält.
Der Elektrolytlösungstank 3 und die Kammer 14 können über eine Elektrolytlösungszuführleitung 16 und eine Elektrolytlösungsrücklaufleitung 17 miteinander verbunden sein. In diesem Fall kann z.B. durch Vorsehen einer Pumpe 18 in der Elektrolytlösungszuführleitung 16 die Elektrolytlösung im Elektrolytlösungstank 3 durch die Elektrolytlösungszuführleitung 16 der Kammer 14 zugeführt werden. Die Elektrolytlösung fließt dann durch die Kammer 14, wird aus der Kammer 14 abgeleitet und durch die Elektrolytlösungsrücklaufleitung 17 in den Elektrolytlösungstank 3 zurückgeführt, so dass die Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14 zirkuliert.
Alternativ können der Elektrolytlösungstank 3 und die Kammer 14 auch nur über die Elektrolytlösungszuführleitung 16 miteinander verbunden sein. In diesem Fall fließt die Elektrolytlösung, die aus dem Elektrolytlösungstank 3 über die Elektrolytlösungszuführleitung 16 in die Kammer 14 zugeführt wird, durch die Kammer 14, wird aus der Kammer 14 abgeführt und wird dann über eine Abführleitung (nicht dargestellt) zu einer anderen Einrichtung als dem Elektrolytlösungstank 3 geleitet. In diesem Fall zirkuliert die Elektrolytlösung nicht zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14. Auch in diesem Fall kann die Elektrolytlösung in dem Elektrolytlösungstank 3 durch Vorsehen einer Pumpe 18 in der Elektrolytlösungszuführleitung 16 der Kammer 14 durch die Elektrolytlösungszuführleitung 16 zugeführt werden, oder es kann anstelle der Pumpe 18 der Kopfdruck zum Zuführen der Elektrolytlösung verwendet werden. Die Konfiguration, bei der die Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14 zirkuliert, kann jedoch die Menge der verwendeten Elektrolytlösung und damit die Kosten im Vergleich zu der Konfiguration, bei der die Elektrolytlösung nicht zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14 zirkuliert, verringern.
Die Konfiguration der Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 ist nicht besonders begrenzt. Die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung kann jede beliebige Konfiguration aufweisen, wie beispielsweise eine Vorrichtung des Typs Druckwechseladsorption (PSA), eine Vorrichtung des Typs Temperaturwechseladsorption (TSA) oder eine Membrantrennvorrichtung.
Als elektrolytische Lösung kann entweder eine wässrige elektrolytische Lösung, in der ein Elektrolyt in Wasser gelöst ist, oder eine nicht-wässrige elektrolytische Lösung, in der ein Elektrolyt in einer nicht-wässrigen Lösung wie einem organischen Lösungsmittel gelöst ist, verwendet werden. Beispiele für eine wässrige elektrolytische Lösung umfassen wässrige Lösungen, die einen Elektrolyten wie ein Hydroxid, ein Chlorid, ein Phosphat, ein Borat oder ein Sulfat von Kalium, Natrium, Lithium, Barium, Magnesium usw. enthalten. Als Elektrolyt kann also jedes beliebige Trägersalz verwendet werden, das der wässrigen Lösung elektrische Leitfähigkeit verleiht. Beispiele für die nichtwässrige Elektrolytlösung umfassen eine Lösung, in der ein Trägersalz wie ein Alkalimetall in einer Flüssigkeit wie einem zyklischen oder Kettencarbonat, einem zyklischen oder Kettenester, einem zyklischen oder Kettenether, einer Sulfonverbindung oder einer ionischen Flüssigkeit gelöst ist.
In 1 ist der Metallkörper 12, der eine plattenartigen Struktur aufweist, dargestellt, aber der Metallkörper 12 ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann ein poröses, mit Metall beschichtetes Substrat sein. Als Material für den Metallkörper 12 kann Zink, Eisen, Aluminium, Lithium, Natrium, Kalium, Kupfer, Magnesium oder eine Legierung davon verwendet werden. Wenn eine wässrige Elektrolytlösung als Elektrolytlösung verwendet wird, wird vorzugsweise Zink, Eisen, Aluminium, Kupfer oder eine Legierung davon als Material des Metallkörpers 12 verwendet. Wenn eine nichtwässrige Elektrolytlösung als Elektrolytlösung verwendet wird, wird Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium oder eine Legierung davon vorzugsweise als Material des Metallkörpers 12 verwendet, und eine Festelektrolytmembran wird vorzugsweise als Separator 15 verwendet.
Das von der Blasenbildungsvorrichtung 5 zu Blasen gebildete Gas ist ein sauerstoffhaltiges Gas, das durch die Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 abgetrennt wurde. Da Sauerstoff in der elektrolytischen Lösung gelöst wird, indem das Gas mit einer höheren Sauerstoffkonzentration als Luft eingesprudelt wird, kann daher die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der elektrolytischen Lösung im Vergleich zum Einsprudeln von Luft in die elektrolytische Lösung erhöht werden.
Als Blasenbildungsvorrichtung 5 wird vorzugsweise eine Vorrichtung verwendet, die das sauerstoffhaltige Gas, das durch die Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 abgetrennt wurde, mit einem durchschnittlichen Blasendurchmesser von 100 µm oder weniger zu Blasen bildet. Da der Blasendurchmesser und der Druck im Inneren der Blase umgekehrt proportional zueinander sind, steigt der Druck im Inneren der Blase mit abnehmendem Blasendurchmesser. Außerdem ist die Lösungsrate eines Gases in einer Flüssigkeit proportional zum Druck. Je kleiner also der Blasendurchmesser ist, desto höher ist die Lösungsrate des Gases in der Flüssigkeit. Durch die Verwendung der Blasenbildungsvorrichtung 5, die das Gas mit einem durchschnittlichen Blasendurchmesser von 100 µm oder weniger zuführen kann, kann die Lösungsrate des Sauerstoffs in der elektrolytischen Lösung im Vergleich zum einfachen Einsprudeln des sauerstoffhaltigen Gases erhöht werden.
Obwohl es sich nicht um eine wesentliche Konfiguration handelt, kann das Metall-Luft-Batteriesystem 1 mit einer Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 vorgesehen sein, die zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 angeordnet ist, um Kohlendioxid aus dem sauerstoffhaltigen Gas zu entfernen, das durch die Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 abgetrennt wurde. Die Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 kann stromaufwärts der Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 angeordnet sein, um Kohlendioxid aus der Luft zu entfernen, die der Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 zugeführt wird. In beiden Fällen kann das Gas mit verringerter Kohlendioxidkonzentration in die Elektrolytlösung eingesprudelt werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 nicht vorgesehen ist. Die Konfiguration der Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 ist nicht besonders begrenzt und kann beispielsweise eine Vorrichtung sein, die eingerichtet ist, dass Kohlendioxid in einer Absorptionsflüssigkeit wie einer wässrigen Aminlösung absorbiert wird, oder eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, dass Kohlendioxid an einem festen Absorptionsmittel adsorbiert wird. In ähnlicher Weise kann das Metall-Luft-Batteriesystem 1 mit einem Rückgewinnungstank 22 vorgesehen sein, der mit einem unteren Teil 3a des Elektrolytlösungstanks 3 in Verbindung steht, obwohl dies keine wesentliche Konfiguration ist.
<Betrieb des Metall-Luft-Batteriesystems gemäß der ersten Ausführungsform>
Im Folgenden wird der Betrieb des Metall-Luft-Batteriesystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung 4 trennt Sauerstoff aus Luft, und die Blasenbildungsvorrichtung 5 führt ein Gas, das den abgetrennten Sauerstoff enthält, in eine elektrolytische Lösung ein, die in dem elektrolytischen Lösungstank 3 gespeichert ist, während sie das Gas zu Blasen bildet. Dadurch wird der Sauerstoff in der im Elektrolytlösungstank 3 gespeicherten Elektrolytlösung gelöst, und die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der Elektrolytlösung steigt.
Wenn die Pumpe 18 gestartet wird, fließt die im Elektrolytlösungstank 3 gespeicherte Elektrolytlösung durch die Elektrolytlösungszuführleitung 16 in die Kammer 14. Die Elektrolytlösung fließt dann durch die Kammer 14, wird aus der Kammer 14 abgeführt und durch die Elektrolytlösungsrücklaufleitung 17 in den Elektrolytlösungstank 3 zurückgeführt, so dass die Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14 zirkuliert. In einer alkalischen flüssigen Umgebung, die hier als Beispiel genommen wird, reagieren die Metallelemente, aus denen der Metallkörper 12 besteht, mit den Hydroxiden in der Elektrolytlösung, um Metallhydroxide zu bilden und Elektronen an die negative Elektrode 11 abzugeben, wie die folgende Reaktionsformel zeigt (M ist ein Metallatom).
Positive Elektrode: M + 2OH^- → M(OH)₂ + 2e^-
Andererseits wird in der Elektrolytlösung gelöster Sauerstoff durch Aufnahme von Elektronen von der positiven Elektrode 13 zu Hydroxidionen, wie die folgende Reaktionsformel zeigt.
Negative Elektrode: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-
Insgesamt werden die gemäß der folgenden gezeigten Reaktionsformel gebildeten Metallhydroxide auf der Oberfläche des Metallkörpers 12 abgeschieden. Durch diese Reaktion entsteht eine Potenzialdifferenz zwischen der negativen Elektrode 11 und der positiven Elektrode 13, verursacht, dass Strom zur Last 10 fließt.
Insgesamt: 2M + O₂ + 2H₂O → 2M(OH)₂
Um die Entladestromdichte des Metall-Luft-Batteriesystems 1 zu erhöhen, ist es notwendig, die Konzentration an gelöstem Sauerstoff oder die Lösungsrate von Sauerstoff in der Elektrolytlösung zu erhöhen. Da im Metall-Luft-Batteriesystem 1 Sauerstoff in der Elektrolytlösung durch Einsprudeln des Gases mit höherer Sauerstoffkonzentration als Luft gelöst wird, kann die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der Elektrolytlösung im Vergleich zum Einsprudeln von Luft in die Elektrolytlösung erhöht werden. Infolgedessen kann die Entladestromdichte erhöht werden.
Wenn darüber hinaus die Vorrichtung, die das Gas mit einem durchschnittlichen Blasendurchmesser von 100 µm oder weniger liefern kann, als die Blasenbildungsvorrichtung 5 verwendet wird, kann die Entladungsstromdichte im Vergleich zum einfachen Einsprudeln des sauerstoffhaltigen Gases weiter erhöht werden.
Das Gas, das in die in dem Elektrolytlösungstank 3 gespeicherte Elektrolytlösung eingesprudelt wird, ist ein sauerstoffhaltiges Gas, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung 4 von der Luft abgetrennt wurde, aber da die Luft Kohlendioxid enthält, besteht die Möglichkeit, dass dieses Gas auch Kohlendioxid enthält. Wenn ein solches Gas in die Elektrolytlösung eingesprudelt wird, wird Kohlendioxid in der Elektrolytlösung gelöst. Wenn Kohlendioxid in der Elektrolytlösung gelöst ist, reagieren die Metallionen, die während der Entladung in die Elektrolytlösung eluiert werden, mit Kohlendioxid, was die Leistung der Batterie beeinträchtigt. In diesem Zusammenhang, wenn das Metall-Luft-Batteriesystem 1 mit der Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 vorgesehen ist, wird die Konzentration von gelöstem Kohlendioxid in der Elektrolytlösung verringert, da das Gas mit verringerter Kohlendioxidkonzentration der Elektrolytlösung zugeführt wird, so dass die Möglichkeit einer nachteiligen Beeinflussung der Batterieleistung verringert werden kann.
Metalloxide, welche Reaktionspartner von Metallionen mit Sauerstoffionen sind, und Metallkarbonate, welche Reaktionspartner von Metallionen mit Kohlendioxid sind, d. h. Metallionenausfällungen, sind teilweise in der Elektrolytlösung suspendiert und zirkulieren zusammen mit der Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14. Während die Elektrolytlösung im Elektrolytlösungstank 3 gelagert wird, setzen sich die Metallionenausfällungen am Boden ab. Wenn der Rückgewinnungstank 22, der mit dem unteren Teil 3a des Elektrolytlösungstanks 3 in Verbindung steht, vorgesehen ist, können die Metallionenausfällungen durch den Rückgewinnungstank 22 zurückgewonnen werden, so dass die zurückgewonnenen Metallionenausfällungen als Material des Metallkörpers 12 wiederverwendet werden können.
In der ersten Ausführungsform führt die Blasenbildungsvorrichtung 5 das sauerstoffhaltige Gas, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung 4 abgetrennt wurde, in die im Elektrolytlösungstank 3 gespeicherte Elektrolytlösung ein, während sie das Gas zu Blasen bildet, aber die Blasenbildungsvorrichtung 5 ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Blasenbildungsvorrichtung 5 kann das Gas in die Elektrolytlösung einsprudeln, die durch die Elektrolytlösungszuführleitung 16 zwischen der Pumpe 18 und der Kammer 14 fließt. Bei dieser Konfiguration kann die Möglichkeit, dass Blasen des eingesprudelten Gases in die Pumpe 18 gesaugt werden, eingeschränkt werden, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Pumpe 18 ausfällt, reduziert werden kann. Andererseits kann mit der Konfiguration des Einsprudelns in die im Elektrolytlösungstank 3 gespeicherte Elektrolytlösung sichergestellt werden, dass genügend Zeit zur Verfügung steht, damit sich Sauerstoff in der Elektrolytlösung löst, so dass die Elektrolytlösung mit gelöstem Sauerstoff zuverlässig der Kammer zugeführt werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Das Metall-Luft-Batteriesystem gemäß der zweiten Ausführungsform wird durch Abänderung der Konfiguration der Batterievorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten. In der zweiten Ausführungsform sind die gleichen Bestandteile wie in der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugsziffern versehen und werden nicht noch einmal im Detail beschrieben.
<Konfiguration des Metall-Luft-Batteriesystems gemäß der zweiten Ausführungsform>
Wie in 2 gezeigt, weist die Batterievorrichtung 2 in dem Metall-Luft-Batteriesystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine zylindrische Form auf, in der der Metallkörper 12 und die negative Elektrode 11 so angeordnet sind, dass sie die positive Elektrode 13 umgeben. Zwischen der positiven Elektrode 13 und dem Metallkörper 12 ist eine Kammer 14 mit einem ringförmigen Querschnitt ausgebildet.
An beiden Enden dieser zylindrischen Form in axialer Richtung sind Elektrolytlösungs-Verteilungs-Flansche 31, 32 vorgesehen. Innerhalb der Elektrolytlösungs-Verteilungs-Flansche 31, 32 sind jeweils Innenräume 31a, 32a ausgebildet, die mit der Kammer 14 in Verbindung stehen. Die Innenräume 31a und 32a stehen mit der Elektrolytlösungszuführleitung 16 bzw. der Elektrolytlösungsrücklaufleitung 17 in Verbindung. Die Konfiguration ist ansonsten derselbe wie bei der ersten Ausführungsform. Modifikationen einzelner Bestandteile der ersten Ausführungsform können auch für die zweite Ausführungsform vorgesehen sein.
<Betrieb des Metall-Luft-Batteriesystems gemäß der zweiten Ausführungsform>
Wenn die im Elektrolytlösungstank 3 gespeicherte Elektrolytlösung durch die Elektrolytlösungszuführleitung 16 mittels der Pumpe 18 in den Innenraum 31a eingeleitet wird, fließt sie von dem Innenraum 31a in die Kammer 14, durchströmt die Kammer 14 und fließt dann in den Innenraum 31b. Die aus dem Innenraum 31b abgeführte Elektrolytlösung wird über die Elektrolytlösungs-Rücklaufleitung 17 in den Elektrolytlösungstank 3 zurückgeführt. So zirkuliert die Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungstank 3 und der Kammer 14.
Der Lösungsvorgang von Sauerstoff in der Elektrolytlösung, das Entladungsprinzip der Batterievorrichtung 2 und der Betrieb, wenn die Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 und der Rückgewinnungstank 22 vorgesehen sind, sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Daher bietet das Metall-Luft-Batteriesystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform denselben Effekt wie die erste Ausführungsform.
In der ersten Ausführungsform sind die negative Elektrode 11 und die positive Elektrode 13 so dargestellt, dass sie jeweils eine flache Plattenform aufweisen, und eine Kammer 14 ist zwischen dem Metallkörper 12 und der positiven Elektrode 13 ausgebildet, aber in der Praxis sind die Anordnungen der negativen Elektrode 11, des Metallkörpers 12, der positiven Elektrode 13 und der Kammer 14 sehr kompliziert, und der Fluss der Elektrolytlösung in der Kammer 14 ist ebenfalls kompliziert. Im Gegensatz dazu weist die Batterievorrichtung 2 in dem Metall-Luft-Batteriesystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform im Gegensatz zur ersten Ausführungsform eine zylindrische Form auf, in der der Metallkörper 12 und die negative Elektrode 11 so angeordnet sind, dass sie die positive Elektrode 13 umgeben. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass der Strömungsweg der Elektrolytlösung in der Batterievorrichtung 2, d. h. die Kammer 14, eine einfache Konfiguration aufweist, die sich in der axialen Richtung der zylindrischen Form erstreckt. Dadurch ist es möglich, den Druckverlust der Elektrolytlösung zu verringern, und darüber hinaus ist es möglich, die Möglichkeit einzuschränken, dass sich Gas in der Batterievorrichtung 2 ansammelt, wenn Gas, wie z. B. in der Elektrolytlösung gelöster Sauerstoff, abgeleitet wird. Ferner kann die Batterievorrichtung 2 durch Abdichten beider Enden der zylindrischen Form der Batterievorrichtung 2 abgedichtet werden, was eine ausgezeichnete Abdichtung ermöglicht und das Risiko des Auslaufens der Elektrolytlösung verringert.
In der ersten und zweiten Ausführungsform tritt die oben beschriebene elektrochemische Reaktion nicht mehr auf, wenn das Metall-Luft-Batteriesystem 1 über einen längeren Zeitraum betrieben wird. In dieser Situation kann die Batterievorrichtung 2 aufgeladen werden, indem die negative Elektrode 11 und die positive Elektrode 13 anstelle der Last 10 an eine Stromquelle angeschlossen und eine Spannung zwischen den Elektroden angelegt wird. Andererseits kann anstelle eines solchen Ladevorgangs die Batterievorrichtung 2 wieder entladen werden, indem der Metallkörper 12 durch einen neuen ersetzt wird. In diesem Fall muss der Metallkörper 12 austauschbar an der negativen Elektrode 11 befestigt werden. Die Batterievorrichtung 2 kann als eine Sekundärbatterie wie im vorherigen Fall oder als Primärbatterie wie im späteren Fall verwendet werden.
<Modifikation des Metall-Luft-Batteriesystems der vorliegenden Offenbarung>
Die Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 kann in der ersten und zweiten Ausführungsform entfallen. Der einzige Bestandteil des in der Kammer 14 verwendeten Gases ist Sauerstoff, aber die Luft enthält auch Stickstoff, Kohlendioxid und Argon. Kohlendioxid wird vorzugsweise entfernt, da es die Leistung der Batterie beeinträchtigt. Da Stickstoff und Argon jedoch inerte Gase sind, wirkt sich das Anwesenheit von Stickstoff und Argon im Gas nicht nachteilig auf die Batterieleistung aus, obwohl es den Nachteil gibt, dass die Sauerstoffkonzentration in dem Gas verringert wird. Daher kann das Metall-Luft-Batteriesystem 1 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform eine Konfiguration annehmen, bei der die Sauerstofftrennungsvorrichtung 4 entfernt wird, während die Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung 21 vorgesehen ist.
In der zweiten Ausführungsform sind der Metallkörper 12 und die negative Elektrode 11 so angeordnet, dass sie die positive Elektrode 13 umgeben, aber die positive Elektrode 13 kann so angeordnet sein, dass sie den Metallkörper 12 und die negative Elektrode 11 umgibt.
In Anbetracht der Betriebsumgebung des Metall-Luft-Batteriesystems der vorliegenden Offenbarung kann es notwendig sein, den Durchmesser der der Elektrolytlösung zugeführten Blasen weiter zu verringern, um eine höhere Leistung zu erzielen. Wenn zum Beispiel die Grenzstromdichte des Metall-Luft-Batteriesystems 500 mA/cm² beträgt, muss die Gaslösungsrate in der Elektrolytlösung etwa 6,5×10^-3 mol/sec betragen. Berücksichtigt man dies bei einem Blasengehalt von 1 % oder mehr, ist der Blasendurchmesser des zugeführten Gases vorzugsweise 5 µm oder weniger.

Wenn es notwendig ist, die Grenzstromdichte in dem Metall-Luft-Batteriesystem zu erhöhen, ist es notwendig, den Blasendurchmesser in Abhängigkeit von der erforderlichen Lösungsrate des Gases (Sauerstoffgas) zu verringern. Die Beschaffenheit der der Elektrolytlösung zugeführten Blasen wird also durch die Grenzstromdichte des Metall-Luft-Batteriesystems definiert. Die Beziehung zwischen der Grenzstromdichte und dem Zustand der Blasen ist in der untenstehenden Tabelle 1 dargestellt. (Tabelle 1)

Grenzstromdichte (mA/cm²)	Sauerstoffgaslösungsrate (mol/sec)	Blasen-anzahl (×10⁸ Blasen/L)	Blasendurchmesser (µm)	Blasengehalt (Vol.-%)
500	6,5×10^-3	1236	10	6,4
500	6,5×10^-3	1236	5	0,8
500	6,5×10^-3	1236	1	0,006
100	1,3×10^-3	247	10	1,3
100	1,3×10^-3	247	5	0,13
100	1,3×10^-3	247	1	0,001
1	1,3×10^-3	2,4	100	12,9
1	1,3×10^-3	2,4	10	0,013

Gemäß Tabelle 1 beträgt beispielsweise bei einer Grenzstromdichte von 500 mA/cm² der erforderliche Blasengehalt 6,4 Vol.-% oder mehr, wenn der Blasendurchmesser (durchschnittlicher Blasendurchmesser), der der Elektrolytlösung zugeführt wird, 10 µm beträgt, und wenn der Blasendurchmesser, der der Elektrolytlösung zugeführt wird, 5 µm beträgt, beträgt der erforderliche Blasengehalt 0,8 Vol.-% oder mehr. Mit anderen Worten ausgedrückt, je kleiner der Blasendurchmesser ist, desto geringer ist der erforderliche Blasengehalt für den Betrieb mit einer hohen Grenzstromdichte. Da der allgemeine Blasengehalt von Mikroblasen weniger als 10 Vol.-% beträgt, ist es wünschenswert, mit einem Blasendurchmesser zu arbeiten, der abhängig von der Betriebsstromdichte und der Grenzstromdichte zu einem Blasengehalt von weniger als 10 Vol.-% führt.
Beispiele

Es wurde untersucht, wie sich der Unterschied im Blasendurchmesser des in die Elektrolytlösung zugeführten Gases auf die Entladestromdichte auswirkt. Als Elektrolytlösung wurden 2 cm³ einer wässrigen Lösung von 1 mol/L KOH in jede der fünf verschlossenen Batch-Zellen gegeben. Wie in Tabelle 2 unten dargestellt, wurde in den Batch-Zellen 1 bis 3 Luft (Sauerstoffkonzentration 21 %) in die wässrige KOH-Lösung unter den in Tabelle 2 beschriebenen Bedingungen des durchschnittlichen Blasendurchmessers und des Blasengehalts (23°C (22°C nur für Batch-Zelle 3)) zugeführt. Luft wurde mit einem Mikroblasengenerator zugeführt, um die Bedingungen der Batch-Zellen 1 und 2 zu erreichen. Luft wurde mit einem Diffusor-Rohr zugeführt, um die Bedingungen der Batch-Zelle 3 zu erreichen. In den Batch-Zellen 4 und 5 wurde der wässrigen KOH-Lösung keine Luft zugeführt, aber in der Chargenzelle 5 wurde der wässrigen KOH-Lösung mindestens 1 Stunde lang Argongas zum Entgasen zugeführt. (Tabelle 2)

Batch-Zelle	Durchschnittlicher Blasendurchmesser	Blasengehalt (Vol.-%)	Konzentration des gelösten Sauerstoffs	Stromdichte der Sauerstoff-reduktion
Batch-Zelle	Durchschnittlicher Blasendurchmesser	Blasengehalt (Vol.-%)	Konzentration des gelösten Sauerstoffs	(10mV/sec)	(20mV/sec)
1	45 µm	7,2	8,3	0,13	0,19
2	86 µm	7,5	8,2	0,12	0,18
3	einige mm	-	8,6	0,09	0,14
4	-	-	8,3	0,08	0,13
5	-	-	0,04	0,3	0,05

Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs und die Stromdichte der Sauerstoffreduktion wurden für jede der wässrigen KOH-Lösungen der Batch-Zellen 1 bis 5 gemessen. Für die erstere Messung wurde ein tragbares Messgerät für gelösten Sauerstoff mit niedriger Konzentration (DO-32A) der DKK-TOA CORPORATION verwendet, um den gelösten Sauerstoff zu messen, während die Lösung mit Blasen mit 100 ml/min zum Messgerät geleitet wurde. Die Temperatur der Lösung betrug zu diesem Zeitpunkt 23°C (allerdings hatte nur die Chargenzelle 3 eine Lösungstemperatur von 22°C). Das zweitere wurde mittels linearer Sweep-Voltammetrie in einer Drei-Elektroden-Zelle mit einem Platindraht von 3 mm Durchmesser als Arbeitselektrode, einem Platindraht als Gegenelektrode und Hg/HgO (1 MKOH) als Referenzelektrode bei Potential-Sweep-Raten von 10 mV/sec und 20 mV/sec gemessen. Die Messergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 aufgeführt.
Werden Batch-Zellen 1 und 2 mit der Batch-Zelle 3 in Bezug auf die Konzentration des gelösten Sauerstoffs verglichen, war der Effekt bezüglich des Unterschieds im Blasendurchmesser des zugeführten Gases gering. Man nimmt an, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Elektrolytlösung zur Atmosphäre hin offen war und die Konzentration des gelösten Sauerstoffs eine gesättigte Konzentration war, die durch die Temperatur der Lösung bestimmt wurde. Vergleicht man dagegen die Batch-Zellen 1 und 2 mit der Batch-Zelle 3 in Bezug auf die Stromdichte der Sauerstoffreduktion, so ist die Erstere signifikant höher als die Letzteren. Man nimmt an, dass dies darauf zurückzuführen ist, obewohl durch die Sauerstoffreduktion der gelöste Sauerstoff in der Lösung verschwindet und die Konzentration des gelösten Sauerstoffs abnimmt, dass in dem mit Blasen versorgten System die Lösung des Sauerstoffs aus den Blasen zusammen mit dem Verbrauch von Sauerstoff erfolgt, was zu einer höheren Sauerstoffreduktionsstromdichte führt. Diese Ergebnisse zeigen, dass wenn der durchschnittliche Blasendurchmesser des der Elektrolytlösung zugeführten Gases 100 µm oder weniger ist, die Entladestromdichte im Vergleich zum einfachen Einsprudeln des Gases erhöht werden kann.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Inhalte sind beispielsweise wie folgt zu verstehen.
[1] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem Aspekt umfasst: eine Batterievorrichtung (2) mit einer negativen Elektrode (11), einem Metallkörper (12), der elektrisch mit der negativen Elektrode (11) verbunden ist, und einer positiven Elektrode (13) und mit einer Kammer (14), die zwischen der negativen Elektrode (11) und dem Metallkörper (12) ausgebildet ist und durch die eine elektrolytische Lösung fließt; eine Sauerstoffabtrennungsvorrichtung (4) zum Abtrennen von Sauerstoff aus Luft; und eine Blasenbildungsvorrichtung (5) zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung (4) abgetrennt wurde, in die elektrolytische Lösung, die der Kammer (14) zugeführt wird, während sie Gas zu Blasen bildet.
Gemäß dem Metall-Luft-Batteriesystem der vorliegenden Offenbarung kann, da Sauerstoff in der elektrolytischen Lösung gelöst wird, indem das Gas mit einer höheren Sauerstoffkonzentration als Luft in die elektrolytische Lösung eingesprudelt wird, die Lösungsrate von Sauerstoff in der elektrolytischen Lösung im Vergleich zum Einsprudeln von Luft in die elektrolytische Lösung erhöht werden. Infolgedessen kann die Entladestromdichte erhöht werden.
[2] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem anderen Aspekt ist das in [1] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, bei dem der Durchschnittswert des Blasendurchmessers des von der Blasenbildungsvorrichtung (5) in die elektrolytische Lösung zugeführten Gases 100 µm oder weniger beträgt.
Da der Blasendurchmesser und der Druck im Inneren der Blase umgekehrt proportional zueinander sind, steigt der Druck im Inneren der Blase mit abnehmendem Blasendurchmesser. Die Lösungsrate eines Gases in einer Flüssigkeit ist proportional zum Druck. Je kleiner also der Blasendurchmesser ist, desto höher ist die Konzentration des in der Flüssigkeit gelösten Gases. Gemäß der obigen Konfiguration [2] kann die Lösungsrate von Sauerstoff in der Elektrolytlösung im Vergleich zum einfachen Einsprudeln des sauerstoffhaltigen Gases erhöht werden. Infolgedessen kann die Entladestromdichte erhöht werden.
[3] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [2] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, bei dem der Blasengehalt des Gases weniger als 10 Vol.-% beträgt.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Lösungsrate des Sauerstoffs in der Elektrolytlösung im Vergleich zum einfachen Einsprudeln des sauerstoffhaltigen Gases erhöht werden. Infolgedessen kann die Entladestromdichte erhöht werden.
[4] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [1] bis [3] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, das eine Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung (21) zum Entfernen von Kohlendioxid aus dem sauerstoffhaltigen Gas, das durch die Sauerstofftrennungsvorrichtung (4) abgetrennt wurde, oder aus der Sauerstofftrennungsvorrichtung (4) zugeführten Luft umfasst.
Da Luft Kohlendioxid enthält, besteht die Möglichkeit, dass Kohlendioxid in das sauerstoffhaltige Gas gemischt wird, das durch die Sauerstofftrennungsvorrichtung abgetrennt wurde. Wenn Kohlendioxid in der Elektrolytlösung gelöst ist, reagieren Metallionen, die während der Entladung in die Elektrolytlösung eluiert werden, mit Kohlendioxid, was die Batterieleistung negativ beeinflusst. In dieser Hinsicht wird gemäß der obigen Konfiguration [4], da das Gas mit reduzierter Kohlendioxidkonzentration der Elektrolytlösung zugeführt wird, die gelöste Konzentration von Kohlendioxid in der Elektrolytlösung reduziert, sodass die Wahrscheinlichkeit einer nachteiligen Beeinflussung der Batterieleistung reduziert werden kann.
[5] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [1] bis [4] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, das einen Elektrolytlösungstank (3) umfasst, der die Elektrolytlösung speichert. Die Blasenbildungsvorrichtung (5) führt das Gas in die im Elektrolytlösungstank (3) gespeicherte Elektrolytlösung zu, während sie das Gas zu Blasen bildet.
Gemäß diese Konfiguration kann sichergestellt werden, dass genügend Zeit zur Verfügung steht, um Sauerstoff in der Elektrolytlösung zu lösen, sodass die Elektrolytlösung mit gelöstem Sauerstoff zuverlässig der Kammer zugeführt werden kann.
[6] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem weiteren Aspekt ist das in einem der Punkte [1] bis [5] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, umfassend: einen Elektrolytlösungstank (3), der die Elektrolytlösung speichert; eine Elektrolytlösungszuführleitung (16), die den Elektrolytlösungstank (3) und die Kammer (14) verbindet; eine Elektrolytlösungsrücklaufleitung (17), die den Elektrolytlösungstank (3) und die Kammer (14) verbindet; und eine Pumpe (18), die in der Elektrolytlösungszuführleitung (16) angeordnet ist.
Da die Elektrolytlösung zwischen dem Elektrolytlösungstank und der Kammer zirkuliert, ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, die Menge der verwendeten Elektrolytlösung zu reduzieren und somit die Kosten zu senken, verglichen mit dem Fall, dass die Elektrolytlösung, die durch die Kammer geflossen ist, entsorgt wird.
[7] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem anderen Aspekt ist das in [6] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, bei dem die Blasenbildungsvorrichtung (5) das Gas in die Elektrolytlösung einsprudelt, die durch die Elektrolytlösungszuführleitung (16) zwischen der Pumpe (18) und der Kammer (14) fließt.
Bei dieser Konfiguration kann die Möglichkeit, dass Blasen des eingesprudelten Gases in die Pumpe gesaugt werden, eingeschränkt werden, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Pumpe ausfällt, verringert werden kann.
[8] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [5] bis [7] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, das einen Rückgewinnungstank (22) umfasst, der mit einem unteren Teil (3a) des Elektrolytlösungstanks (3) in Verbindung steht.
Gemäß dieser Konfiguration können Metallionenausfällungen, die aus dem Metallkörper eluiert wurden, durch den Rückgewinnungstank zurückgewonnen und als Material des Metallkörpers wiederverwendet werden.
[9] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem weiteren Aspekt ist das in einem der Punkte [1] bis [8] beschriebene Metall-Luft-Batteriesystem, bei dem die Batterievorrichtung (2) eine zylindrische Form aufweist, wobei der Metallkörper (12) die positive Elektrode (13) umgibt.
Diese Konfiguration ermöglicht eine einfache Konfiguration des Strömungswegs der Elektrolytlösung in der Batterievorrichtung. Dadurch ist es möglich, den Druckverlust der Elektrolytlösung zu verringern, und es ist ferner möglich, die Möglichkeit einzuschränken, dass sich Gas in der Batterievorrichtung ansammelt, wenn Gas wie in der Elektrolytlösung gelöster Sauerstoff abgeleitet wird. Ferner kann die Batterievorrichtung durch Abdichten beider Enden der zylindrischen Form der Batterievorrichtung abgedichtet werden, was eine ausgezeichnete Abdichtung bietet und das Risiko des Auslaufens der Elektrolytlösung verringert.
[10] Ein Metall-Luft-Batteriesystem gemäß einem Aspekt umfasst: eine Batterievorrichtung (2) mit einer negativen Elektrode (11), einem Metallkörper (12), der elektrisch mit der negativen Elektrode (11) verbunden ist, und einer positiven Elektrode (13) und mit einer Kammer (14), die zwischen der negativen Elektrode (11) und dem Metallkörper (12) ausgebildet ist und durch die eine Elektrolytlösung fließt; eine Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung (21) zum Entfernen von Kohlendioxid aus der Luft; und eine Blasenbildungsvorrichtung (5) zum Zuführen eines Gases, das durch Entfernen von Kohlendioxid aus der Luft erhalten wird, in die Elektrolytlösung, die der Kammer (14) zugeführt wird, während sie das Gas zu Blasen bildet.
Gemäß dem Metall-Luft-Batteriesystem der vorliegenden Offenbarung wird, da das Gas mit einer niedrigeren Kohlendioxidkonzentration als Luft der Elektrolytlösung zugeführt wird, die gelöste Konzentration von Kohlendioxid in der Elektrolytlösung reduziert, sodass die Möglichkeit einer nachteiligen Beeinflussung der Batterieleistung eingeschränkt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Metall-Luft-Batteriesystem
2: Batterievorrichtung
3: Elektrolytlösungstank
3a: Unterer Teil (des Elektrolytlösungstanks)
4: Sauerstoffabtrennungsvorrichtung
5: Blasenbildungsvorrichtung
11: Negative Elektrode
12: Metallkörper
13: Positive Elektrode
14: Kammer
16: Elektrolytlösungszuführleitung
17: Elektrolytlösungsrücklaufleitung
18: Pumpe
21: Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung
22: Rückgewinnungstank

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5659675 B [0003]

Claims

Metall-Luft-Batteriesystem, welches aufweist: eine Batterievorrichtung umfassend eine negative Elektrode, einen Metallkörper, der elektrisch mit der negativen Elektrode verbunden ist, und eine positive Elektrode und aufweisend eine Kammer, die zwischen der negativen Elektrode und dem Metallkörper ausgebildet ist und durch welche eine Elektrolytlösung fließt; eine Sauerstoffabtrennungsvorrichtung zum Abtrennen von Sauerstoff aus Luft; und eine Blasenbildungsvorrichtung zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases, das von der Sauerstoffabtrennungsvorrichtung abgetrennt wurde, in die der Kammer zugeführte elektrolytische Lösung, während sie das Gas zu Blasen bildet.
Metall-Luft-Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei ein Durchschnittswert des Blasendurchmessers des durch die Blasenbildungsvorrichtung in die elektrolytische Lösung zugeführten Gases 100 µm oder weniger beträgt.
Das Metall-Luft-Batteriesystem nach Anspruch 2, wobei ein Blasengehalt des Gases weniger als 10 Vol.-% beträgt.
Metall-Luft-Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend eine Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung zum Entfernen von Kohlendioxid aus dem sauerstoffhaltigen Gas, das durch die Sauerstoffabtrennungsvorrichtung abgetrennt wurde, oder aus der Sauerstoffabtrennungsvorrichtung zugeführten Luft.
Metall-Luft-Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend einen Elektrolytlösungstank, der die Elektrolytlösung speichert, wobei die Blasenbildungsvorrichtung das Gas in die in dem Elektrolytlösungstank gespeicherte Elektrolytlösung zuführt, während sie das Gas zu Blasen bildet.
Metall-Luft-Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend: einen Elektrolytlösungstank, der die Elektrolytlösung speichert eine Elektrolytlösungszuführleitung, die den Elektrolytlösungstank und die Kammer verbindet; eine Elektrolytlösungsrücklaufleitung, die den Elektrolytlösungstank und die Kammer verbindet; und eine Pumpe, die in der Elektrolytlösungszuführleitung angeordnet ist.
Metall-Luft-Batteriesystem nach Anspruch 6, wobei die Blasenbildungsvorrichtung das Gas in die Elektrolytlösung einsprudelt, die durch die Elektrolytlösungszuführleitung zwischen der Pumpe und der Kammer fließt.
Metall-Luft-Batteriesystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, aufweisend einen Rückgewinnungstank, der mit einem unteren Teil des Elektrolytlösungstanks in Verbindung steht.
Metall-Luft-Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Batterievorrichtung eine zylindrische Form aufweist, wobei der Metallkörper die positive Elektrode umgibt.
Metall-Luft-Batteriesystem, umfassend: eine Batterievorrichtung aufweisend eine negative Elektrode, einen Metallkörper, der elektrisch mit der negativen Elektrode verbunden ist, und eine positive Elektrode und aufweisend eine Kammer, die zwischen der negativen Elektrode und dem Metallkörper ausgebildet ist und durch welche eine elektrolytische Lösung fließt; eine Kohlendioxid-Entfernungsvorrichtung zum Entfernen von Kohlendioxid aus der Luft; und eine Blasenbildungsvorrichtung zum Zuführen eines Gases, das durch Entfernen von Kohlendioxid aus der Luft gewonnen wird, in die der Kammer zugeführte Elektrolytlösung, während sie das Gas zu Blasen bildet.