JP2016207535A - Reversible fuel cell with third electrode - Google Patents

Reversible fuel cell with third electrode Download PDF

Info

Publication number
JP2016207535A
JP2016207535A JP2015089223A JP2015089223A JP2016207535A JP 2016207535 A JP2016207535 A JP 2016207535A JP 2015089223 A JP2015089223 A JP 2015089223A JP 2015089223 A JP2015089223 A JP 2015089223A JP 2016207535 A JP2016207535 A JP 2016207535A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
fuel cell
reversible fuel
hydrogen
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015089223A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6060335B2 (en
Inventor
堤 香津雄
Kazuo Tsutsumi
香津雄 堤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exergy Power Systems Inc
Original Assignee
Exergy Power Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exergy Power Systems Inc filed Critical Exergy Power Systems Inc
Priority to JP2015089223A priority Critical patent/JP6060335B2/en
Publication of JP2016207535A publication Critical patent/JP2016207535A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6060335B2 publication Critical patent/JP6060335B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a fuel cell is inferior in followability with respect to load variation and a secondary battery is capable of storing power, on the other hand, but electric capacity capable of storing power in the battery is limited.SOLUTION: In a reversible fuel cell with a third electrode, a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing a hydrogen-storing alloy, the third electrode containing manganese dioxide and a separator interposed among the first electrode, the second electrode and the third electrode are accommodated within a sealed container. In the reversible fuel cell that is improved in the load followability, an oxygen gas that is generated from the first electrode by an oxidation reduction reaction between the first electrode and the third electrode and a hydrogen gas that is generated from the second electrode by an oxidation reduction reaction between the second electrode and the third electrode are separately stored in an oxygen gas storage chamber and a hydrogen gas storage chamber, and power is generated by the oxygen gas and the hydrogen gas from the oxygen gas storage chamber and the hydrogen gas storage chamber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、充電時に供給される電気エネルギーを化学エネルギーとして貯蔵し、貯蔵した化学エネルギーを、電気エネルギーに再変換して利用することができるリバーシブル燃料電池に関する。   The present invention relates to a reversible fuel cell that can store electrical energy supplied at the time of charging as chemical energy, and convert the stored chemical energy into electrical energy for use.

二次電池および燃料電池は、高効率でクリーンなエネルギー源である。近年、世界的に、このような二次電池および燃料電池を電源とする電気自動車、燃料電池自動車、電車の開発が進んでいる。   Secondary batteries and fuel cells are highly efficient and clean energy sources. In recent years, development of electric vehicles, fuel cell vehicles, and trains using such secondary batteries and fuel cells as power sources has been progressing worldwide.

燃料電池は、高いエネルギー変換効率を有し、環境負荷の少ない電源として注目されている。燃料電池は、蓄電することはできない。しかし、燃料電池と水の電気分解による水素製造装置等とを組み合わせることによって、一種の電力貯蔵システムを構築することは可能である。このような電力貯蔵システムは、リバーシブル燃料電池と呼ばれている(特許文献1および特許文献2参照)。このような、燃料電池と水の電気分解装置とを組み合わせたリバーシブル燃料電池では、発電していないときには、自然エネルギーあるいは夜間電力を用いて発電の逆反応である水の電気分解が行われる。このようにリバーシブル燃料電池を用いた発電システムは、自らの燃料を製造する。   Fuel cells are attracting attention as power sources with high energy conversion efficiency and low environmental impact. The fuel cell cannot store electricity. However, it is possible to construct a kind of electric power storage system by combining a fuel cell and a hydrogen production apparatus using water electrolysis. Such a power storage system is called a reversible fuel cell (see Patent Document 1 and Patent Document 2). In such a reversible fuel cell in which a fuel cell and a water electrolyzer are combined, electrolysis of water, which is a reverse reaction of power generation, is performed using natural energy or night power when power is not generated. Thus, the power generation system using the reversible fuel cell manufactures its own fuel.

一方、二次電池は、電動工具等の大電流放電を必要とする電気および電子機器用の電源として用いられている。特に、最近では、エンジンおよび電池で駆動されるハイブリッド自動車用の電池として、ニッケル水素二次電池およびリチウムイオン二次電池が注目されている。   On the other hand, the secondary battery is used as a power source for electric and electronic devices that require large current discharge such as electric tools. In particular, recently, nickel hydride secondary batteries and lithium ion secondary batteries have attracted attention as batteries for hybrid vehicles driven by engines and batteries.

通常の二次電池は、電気エネルギーの供給を受けることにより充電され、電気を蓄えることができる。特許文献3には、ガスを用いて充電ができる二次電池が開示されている。また、特許文献4には、正極活物質に水酸化マンガンを使用し、負極活物質に水素吸蔵合金を使用した燃料電池と二次電池を組み合わせた新たなタイプの燃料電池が開示されている。   A normal secondary battery is charged by receiving supply of electric energy and can store electricity. Patent Document 3 discloses a secondary battery that can be charged using a gas. Patent Document 4 discloses a new type of fuel cell that combines a secondary battery and a fuel cell that uses manganese hydroxide as a positive electrode active material and a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material.

特開2002−348694号公報JP 2002-348694 A 特開2005−65398号公報JP 2005-65398 A 特開2010−15729号公報JP 2010-15729 A

二次電池は、蓄電することが可能である。また、出力特性に優れていて負荷追従性が良好である。しかし、負極及び正極の活物質の量は、電池の容積に依存する。このため、電池に蓄えることのできる電気容量には限界がある。そして、二次電池は、エネルギー密度を大幅に高めることは困難である。   The secondary battery can store electricity. In addition, the output characteristics are excellent and the load followability is good. However, the amount of the negative electrode and the positive electrode active material depends on the volume of the battery. For this reason, there is a limit to the electric capacity that can be stored in the battery. And it is difficult for a secondary battery to raise energy density significantly.

一方、燃料電池は、外部から供給される水素ガスあるいは酸素ガスを用いて発電(放電)する。このため、燃料電池は、二次電池が有するような、エネルギー密度の限界に関する問題は生じない。しかし、燃料電池は、放電時の負荷変動に対する追従性に劣るので、負荷変動の大きい用途に適用することが困難であり、通常は二次電池やキャパシタなどの蓄電装置と組み合わせて使用されることが多い。さらに、燃料電池はガス拡散電極という気体と液体と固体が同時に接触する線を反応の空間にしているため、反応空間が少なく、反応速度が遅いという構造があり、これを解決するために白金のような高価な触媒が必要であるなどの課題を抱えている。   On the other hand, the fuel cell generates power (discharges) using hydrogen gas or oxygen gas supplied from the outside. For this reason, the fuel cell does not have a problem related to the limit of energy density, which the secondary battery has. However, since the fuel cell is inferior to the load fluctuation at the time of discharge, it is difficult to apply to a use with a large load fluctuation, and it is usually used in combination with a power storage device such as a secondary battery or a capacitor. There are many. In addition, the fuel cell has a structure in which the reaction space is small because the line where gas, liquid, and solid contact at the same time, which is a gas diffusion electrode, is used as a reaction space. There are problems such as the need for such an expensive catalyst.

さらに、燃料電池に用いられる水素ガス等の燃料ガスは、水素製造装置(例えば特許文献1)から取り出されるのであるが、発生するガスは水素と酸素との比率が2:1となるブラウンガスである。このため、安全性の確保に注意が必要となる。   Further, a fuel gas such as hydrogen gas used in the fuel cell is taken out from a hydrogen production apparatus (for example, Patent Document 1), and the generated gas is a brown gas in which the ratio of hydrogen to oxygen is 2: 1. is there. Therefore, care must be taken to ensure safety.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、エネルギー密度が高く、負荷追従性に優れたリバーシブル燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a reversible fuel cell having high energy density and excellent load followability.

前記した目的を達成するために、本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、水酸化ニッケルを含む第1電極と、水素吸蔵合金を含む第2電極と、標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータとを有していて、前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素ガスを貯蔵し、前記第2電極をカソードとする酸化反応と前記第3電極をアノードとする還元反応により、前記第2電極から発生する水素ガスを貯蔵する。
この構成において、第3電極は第1電極と前記第2電極に間に配置されている。なお、リバーシブル燃料電池とは燃料ガスと電気エネルギーを可逆的に変換することができる蓄電が可能な燃料電池のことをいう。満充電状態の第1電極をアノードとする酸化反応により第1電極から酸素が発生し、満充電状態の第2電極をカソードとする酸化反応により第2電極から水素が発生する。電気的エネルギーを酸素および水素の化学的エネルギーに変換する。
In order to achieve the above-described object, a reversible fuel cell including a third electrode according to the present invention includes a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing a hydrogen storage alloy, and a standard electrode potential of the first electrode. A third electrode that is smaller than a standard electrode potential of one electrode and larger than a standard electrode potential of the second electrode; and a separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but does not allow electrons to pass. The oxygen gas generated from the first electrode is stored by the oxidation reaction using the first electrode as an anode and the reduction reaction using the third electrode as a cathode, and the oxidation reaction using the second electrode as a cathode and the first reaction. Hydrogen gas generated from the second electrode is stored by a reduction reaction using three electrodes as an anode.
In this configuration, the third electrode is disposed between the first electrode and the second electrode. A reversible fuel cell refers to a fuel cell capable of storing electricity that can reversibly convert fuel gas and electrical energy. Oxygen is generated from the first electrode by an oxidation reaction using the fully charged first electrode as an anode, and hydrogen is generated from the second electrode by an oxidation reaction using the fully charged second electrode as a cathode. Convert electrical energy into chemical energy of oxygen and hydrogen.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記水素ガスを前記第2電極に供給し、前記酸素ガスを前記第3電極に供給することにより発電を行う。
この構成において本発明に係るリバーシブル燃料電池は、前述した酸化還元反応により発生する酸素ガスおよび水素ガスを用いて発電することが可能であり、外部から供給された酸素ガスおよび水素ガスでも発電することができる。
The reversible fuel cell having the third electrode according to the present invention generates power by supplying the hydrogen gas to the second electrode and supplying the oxygen gas to the third electrode.
In this configuration, the reversible fuel cell according to the present invention can generate power using the oxygen gas and hydrogen gas generated by the oxidation-reduction reaction described above, and can also generate power using oxygen gas and hydrogen gas supplied from the outside. Can do.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記第3電極が二酸化マンガンを含んでいる。また、本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記第3電極が水酸化ニッケルを、更に、含んでいる。更に、本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記第3電極の電極容量が、前記第1電極および前記第2電極の電極容量よりも大きい。
この構成において、第3電極を二酸化マンガンとすることにより、安価にリバーシブル燃料電池を構成することができる。また、第3電極に水酸化ニッケルを添加することにより、出力特性および寿命特性に優れた電極を得ることができる。
In the reversible fuel cell including the third electrode according to the present invention, the third electrode contains manganese dioxide. In the reversible fuel cell provided with the third electrode according to the present invention, the third electrode further contains nickel hydroxide. Furthermore, in the reversible fuel cell including the third electrode according to the present invention, the electrode capacity of the third electrode is larger than the electrode capacity of the first electrode and the second electrode.
In this configuration, by using manganese dioxide as the third electrode, a reversible fuel cell can be configured at low cost. Further, by adding nickel hydroxide to the third electrode, an electrode excellent in output characteristics and life characteristics can be obtained.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記第1電極と前記第3電極と前記第2電極のそれぞれの間隔が5〜500μmである。
この構成において、電極間の距離が短いので効率が良く出力特性の優れたリバーシブル燃料電池を構成することができる。
In the reversible fuel cell including the third electrode according to the present invention, the distance between the first electrode, the third electrode, and the second electrode is 5 to 500 μm.
In this configuration, since the distance between the electrodes is short, a reversible fuel cell having high efficiency and excellent output characteristics can be configured.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記第1電極と前記第2電極と前記第3電極と前記セパレータとを収納する密閉容器とを有していて、前記水素ガスと前記酸素ガスがそれぞれ前記密閉容器から取り出し可能になっている。
この構成において、水素ガスと酸素ガスは、混合することなく、それぞれ個別に未ペイ容器から取出すことができるのでブラウンガスが発生しない。安全の確保がなされている。
A reversible fuel cell including a third electrode according to the present invention includes a sealed container that houses the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the separator, and the hydrogen gas and the Each oxygen gas can be taken out from the sealed container.
In this configuration, the hydrogen gas and the oxygen gas can be individually taken out from the non-pay container without being mixed, so that no brown gas is generated. Safety is ensured.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、水酸化ニッケルを含む第1電極と、水素吸蔵合金を含む第2電極と、標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータと、前記第1電極と前記第2電極と前記第3電極と前記セパレータと電解液を収納する密閉容器とを有していて、前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素を前記電解液に溶存させた状態で前記密閉容器から取出し、前記第2電極をカソードとする酸化反応と前記第3電極をアノードとする還元反応により、前記第2電極から発生する水素をガス状態で前記密閉容器から取出す。
この構成において、密閉容器から取り出された水素および酸素は、それぞれ、水素ガス貯蔵室および酸素ガス貯蔵室に貯蔵される。貯蔵された水素および酸素は、電池の放電時に電気エネルギーに再変換して利用することができる。特に、正極で発生する酸素は、電解液に溶存されていて水素と完全に分離されているので、酸素の取り扱いの安全性が向上する。
A reversible fuel cell including a third electrode according to the present invention includes a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing a hydrogen storage alloy, and a standard electrode potential smaller than the standard electrode potential of the first electrode. And a third electrode that is larger than the standard electrode potential of the second electrode, a separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but does not pass electrons, the first electrode, the second electrode, and the third electrode. An oxygen container which has an electrode, the separator, and a sealed container for storing an electrolyte, and is generated from the first electrode by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode; Is taken out from the sealed container in a state dissolved in the electrolyte, and hydrogen generated from the second electrode is gasified by an oxidation reaction using the second electrode as a cathode and a reduction reaction using the third electrode as an anode. State in removed from the sealed container.
In this configuration, hydrogen and oxygen taken out from the sealed container are stored in the hydrogen gas storage chamber and the oxygen gas storage chamber, respectively. The stored hydrogen and oxygen can be reconverted into electrical energy for use when the battery is discharged. In particular, oxygen generated in the positive electrode is dissolved in the electrolytic solution and completely separated from hydrogen, so that the safety of handling oxygen is improved.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記密閉容器内の前記電解液がバッファータンクに流入可能になっていて、前記バッファータンクの圧力を減圧することにより、前記電解液から酸素ガスを前記バッファータンクから取り出し可能となっている。   In the reversible fuel cell having the third electrode according to the present invention, the electrolyte in the sealed container can flow into the buffer tank, and the pressure from the buffer tank is reduced to reduce oxygen from the electrolyte. Gas can be taken out from the buffer tank.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記バッファータンクには、前記電解液の濃度を調節する塩濃度調整装置が接続されていて、純水を注入することにより、前記電解液の塩濃度の調整が可能となっている。また、本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記密閉容器には前記電解液の流入口と流出口が設けられていて、前記流出口から流出した前記電解液が前記バッファータンクを経由して、前記流入口に流入可能になっている。   In the reversible fuel cell having the third electrode according to the present invention, a salt concentration adjusting device for adjusting the concentration of the electrolytic solution is connected to the buffer tank, and the electrolytic solution is injected by injecting pure water. The salt concentration can be adjusted. In the reversible fuel cell having the third electrode according to the present invention, the sealed container is provided with an inlet and an outlet for the electrolyte, and the electrolyte flowing out from the outlet is the buffer tank. It is possible to flow into the inflow port via.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記水素ガスを前記第2電極に供給し、前記バッファータンクから取り出された酸素ガスを前記第3電極に供給することにより発電を行う。   The reversible fuel cell having the third electrode according to the present invention performs power generation by supplying the hydrogen gas to the second electrode and supplying the oxygen gas extracted from the buffer tank to the third electrode.

以上のように、本発明に係るリバーシブル燃料電池によれば、水素ガスおよび酸素ガスを別個に蓄える貯蔵室を設けることにより充電時に供給された電気エネルギーをガスとして貯蔵し、電気エネルギーに再変換して利用することが可能となる。このため、本リバーシブル燃料電池は、外部に取り出すことができる電気エネルギーは、各貯蔵室に化学エネルギーとして蓄えられており、電極材に含まれる活物質の量に依存しないので高エネルギー密度化を図ることが可能となる。   As described above, according to the reversible fuel cell according to the present invention, by providing a storage chamber for separately storing hydrogen gas and oxygen gas, the electric energy supplied at the time of charging is stored as a gas and reconverted into electric energy. Can be used. For this reason, in this reversible fuel cell, the electrical energy that can be taken out is stored as chemical energy in each storage chamber, and does not depend on the amount of active material contained in the electrode material, so that high energy density is achieved. It becomes possible.

また、従来の密閉型二次電池においては過充電時に熱として廃棄されていたエネルギーを電気エネルギーとして再利用できるので、エネルギー利用効率が向上する。
更に、二次電池の電極反応を介して電気エネルギーを入出力するので、従来の燃料電池と比較して、充電が可能となるとともに負荷変動に対する追従性が大幅に改善される。しかもこのような電池を、ガス供給のための追加の部材・装置を要しない簡単な構造を採用することによって、安価に製造・供給することが可能となる。
In addition, in the conventional sealed secondary battery, energy that has been discarded as heat at the time of overcharging can be reused as electric energy, so that energy utilization efficiency is improved.
Furthermore, since electric energy is input and output through the electrode reaction of the secondary battery, charging is possible and followability with respect to load fluctuations is greatly improved as compared with conventional fuel cells. Moreover, such a battery can be manufactured and supplied at low cost by adopting a simple structure that does not require an additional member or device for supplying gas.

本発明の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、エネルギー密度が高く、負荷追従性に優れたことを特徴とする。また、酸素を発生する反応と水素を発生する反応を分けることにより、水素ガスと酸素ガスが混合することがなく、安全性が高い。   The reversible fuel cell provided with the third electrode of the present invention is characterized by high energy density and excellent load followability. In addition, by separating the reaction that generates oxygen and the reaction that generates hydrogen, hydrogen gas and oxygen gas are not mixed, and safety is high.

本発明のリバーシブル燃料電池に係る電池ユニットの構造を模式的に示す図面である。1 is a drawing schematically showing a structure of a battery unit according to a reversible fuel cell of the present invention. 電池ユニットのバリエーションについてその構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows the structure typically about the variation of a battery unit. 電池ユニットの他のバリエーションについてその構成を模式的に示す図面である。It is drawing which shows the structure typically about the other variation of a battery unit. リバーシブル燃料電池を用いた第2実施形態に係るプロセスの系統図である。It is a systematic diagram of the process which concerns on 2nd Embodiment using a reversible fuel cell. リバーシブル燃料電池を用いた第3実施形態に係る発電プロセスを説明するための系統図である。It is a systematic diagram for demonstrating the electric power generation process which concerns on 3rd Embodiment using a reversible fuel cell.

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変更が可能である。
(第1実施形態)
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various other modifications are possible.
(First embodiment)

第1実施形態に係るリバーシブル燃料電池の詳細な説明の前に、主要な構成要素である電極について説明し、その後にリバーシブル燃料電池について説明を行う。なお、以降説明の都合上、第1電極を正極と称し、第2電極を負極と称し、第3電極を中間電極と称することにより、課題を解決するための手段の記載と整合を図るものとする。
<正極材料>
正極活物質は、水酸化ニッケルが好ましい。また、高容量化を達成しやすいことから、正極活物質は、嵩密度が大きなもの、例えば球状のものが好ましい。
Prior to detailed description of the reversible fuel cell according to the first embodiment, electrodes that are main components will be described, and then the reversible fuel cell will be described. For convenience of explanation, the first electrode will be referred to as the positive electrode, the second electrode will be referred to as the negative electrode, and the third electrode will be referred to as the intermediate electrode. To do.
<Positive electrode material>
The positive electrode active material is preferably nickel hydroxide. Moreover, since it is easy to achieve high capacity | capacitance, a positive electrode active material has a large bulk density, for example, a spherical thing is preferable.

<水素吸蔵合金>
負極材料に含まれる水素吸蔵合金は、水素の吸蔵・放出が行えるものであれば特に限定されない。例えば、希土類系合金であるAB5型、ラーベス相合金であるAB2型、チタン−ジルコニウム系合金であるAB型、マグネシウム系合金であるA2B型などの合金系が挙げられる。
<Hydrogen storage alloy>
The hydrogen storage alloy contained in the negative electrode material is not particularly limited as long as it can store and release hydrogen. For example, AB5 type that is a rare earth alloy, AB2 type that is a Laves phase alloy, AB type that is a titanium-zirconium alloy, and A2B type that is a magnesium alloy can be used.

このうち、水素貯蔵容量、充放電特性、自己放電特性およびサイクル寿命特性の観点から、AB5型の希土類−ニッケル合金である、MmNiCoMnAlのミッシュメタルを含んだ5元系合金であることが好ましい。   Among these, from the viewpoints of hydrogen storage capacity, charge / discharge characteristics, self-discharge characteristics, and cycle life characteristics, it is preferable to be an AB5 type rare earth-nickel alloy containing a MmNiCoMnAl misch metal.

<中間電極材料>
中間電極の標準電極電位は正極と負極の標準電極電位の間であるものが望ましい。正極(水酸化ニッケル)の標準電極電位は0.480であり、負極(水素吸蔵合金)の標準電極電位は−0.828なので、中間電極の標準電極電位は−0.828〜0.480の範囲にあればよい。中間電極の活物質としてはカドミウム、亜鉛、鉛、二酸化マンガンなどを挙げることができる。この中でも価格、環境への負荷などを考慮すると、二酸化マンガンが最も適切である。二酸化マンガンを活物質とする中間電極の標準電極電位は0.15であり、上記範囲内に適合する。二酸化マンガンは埋蔵量も豊富で水酸化ニッケルの価格の1/5〜1/10である。後述するように、中間電極を導入することにより、反応に必要な水酸化ニッケルの量も大幅減らすことが可能である。
<Intermediate electrode material>
The standard electrode potential of the intermediate electrode is preferably between the standard electrode potential of the positive electrode and the negative electrode. Since the standard electrode potential of the positive electrode (nickel hydroxide) is 0.480 and the standard electrode potential of the negative electrode (hydrogen storage alloy) is -0.828, the standard electrode potential of the intermediate electrode is -0.828 to 0.480. If it is in range. Examples of the active material for the intermediate electrode include cadmium, zinc, lead, and manganese dioxide. Among these, manganese dioxide is the most appropriate considering the price and environmental burden. The standard electrode potential of the intermediate electrode using manganese dioxide as an active material is 0.15, which is within the above range. Manganese dioxide has abundant reserves and is 1/5 to 1/10 the price of nickel hydroxide. As will be described later, the amount of nickel hydroxide required for the reaction can be greatly reduced by introducing the intermediate electrode.

<結着剤>
結着剤としては、例えば、ポリアクリル酸ソーダ、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン−ビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)を含む。
活物質、結着剤および導電助剤等の電極材料の合計を100重量%とした場合、各電極に配合される結着剤の重量比は、0.1〜10重量%で配合されていることが好ましい。
<Binder>
Examples of the binder include polyacrylic acid soda, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), ethylene-vinyl alcohol, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polyethylene ( PE), polypropylene (PP), and styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS).
When the total of the electrode materials such as the active material, the binder and the conductive auxiliary agent is 100% by weight, the weight ratio of the binder mixed in each electrode is 0.1 to 10% by weight. It is preferable.

<導電助剤>
導電助剤は、導電性を有する粉末であればよい。この導電助剤は、例えば、黒鉛粉末、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックなどの、カーボン粉末であってもよい。活物質、結着剤および導電助剤等の電極材料の合計を100重量%とした場合、各電極に配合される導電助剤の重量比は、0.1〜10重量%の範囲で配合されていることが好ましい。
<Conductive aid>
The conductive auxiliary agent may be a conductive powder. The conductive aid may be a carbon powder such as graphite powder, acetylene black, and ketjen black. When the total of the electrode materials such as the active material, the binder and the conductive auxiliary agent is 100% by weight, the weight ratio of the conductive auxiliary agent mixed in each electrode is in the range of 0.1 to 10% by weight. It is preferable.

[正極]
活物質として水酸化ニッケル、導電助剤としてカーボンブラック、および、結着剤としてエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その配合割合は100:5:5とした。粉末状の正極材料を混合してペースト状に混練して、このペーストを集電体の両面に塗布または充填して、乾燥後にローラープレスで集電体を圧延して正極を製作した。電極容量は45mAhとした。なお。集電体として厚さ20μmのニッケル箔を用いたが、ニッケルメタルや白金メタルであってよく、形状も三次元形状もしくは板状であってもよく、電極は両面に形成してもよい。
[Positive electrode]
Nickel hydroxide was used as the active material, carbon black was used as the conductive additive, and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was used as the binder, and the blending ratio was 100: 5: 5. A powdered positive electrode material was mixed and kneaded into a paste, and this paste was applied or filled on both sides of the current collector. After drying, the current collector was rolled with a roller press to produce a positive electrode. The electrode capacity was 45 mAh. Note that. Although a nickel foil having a thickness of 20 μm was used as the current collector, it may be nickel metal or platinum metal, and the shape may be a three-dimensional shape or a plate shape, and the electrodes may be formed on both sides.

[負極]
活物質として水素吸蔵合金、導電助剤としてカーボンブラック、および、結着剤としてエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その配合割合は100:15:10とした。粉末状の負極材料を混合してペースト状に混練して、このペーストを集電体の両面に塗布または充填して、乾燥後にローラープレスで集電体を圧延して負極を製作した。電極容量は48mAhとした。なお。集電体としての発泡ニッケルを用いたが、ニッケルメタルや白金メタルであってよく、形状も三次元形状もしくは板状であってもよく、電極は両面に形成してもよい。
[Negative electrode]
A hydrogen storage alloy was used as the active material, carbon black was used as the conductive additive, and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was used as the binder, and the blending ratio was 100: 15: 10. Powdered negative electrode materials were mixed and kneaded into a paste, and this paste was applied or filled on both sides of the current collector. After drying, the current collector was rolled with a roller press to produce a negative electrode. The electrode capacity was 48 mAh. Note that. Although nickel foam as a current collector was used, nickel metal or platinum metal may be used, and the shape may be three-dimensional or plate-like, and the electrodes may be formed on both sides.

[中間電極]
活物質として二酸化マンガン、導電助剤としてカーボンブラック、および、結着剤としてエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を用い、その配合割合は100:15:10とした。粉末状の中間電極材料を混合してペースト状に混練して、このペーストを発泡ニッケルの集電体に充填して、乾燥後にローラープレスで集電体を圧延して中間電極を製作した。電極容量は260mAhとした。なお。集電体として発泡ニッケルを用いたが、ニッケルメタルや白金メタルであってよく、形状も箔状もしくは板状であってもよく、電極は両面に形成してもよい。
[Intermediate electrode]
Manganese dioxide was used as the active material, carbon black was used as the conductive assistant, and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) was used as the binder, and the blending ratio was 100: 15: 10. Powdered intermediate electrode materials were mixed and kneaded into a paste, and the paste was filled in a nickel foam current collector. After drying, the current collector was rolled with a roller press to produce an intermediate electrode. The electrode capacity was 260 mAh. Note that. Although nickel foam is used as the current collector, it may be nickel metal or platinum metal, the shape may be foil or plate, and the electrodes may be formed on both sides.

[電解質]
本発明で用いられる電解液は、水電解で通常用いられているアルカリ水溶液であれば特に限定されないが、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリ物質を一種単独もしくは二種以上を水に溶かしたものが好適である。電池の出力特性の観点から、電解液は水酸化カリウム水溶液であることが好ましい。これらの電解液におけるアルカリ物質の濃度は、1〜10mol/Lであることが好ましく、3〜8mol/Lがより好ましい。
[Electrolytes]
The electrolytic solution used in the present invention is not particularly limited as long as it is an alkaline aqueous solution usually used in water electrolysis. For example, potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), sodium hydroxide (NaOH), etc. Those obtained by dissolving one alkali substance or two or more alkali substances in water are preferred. From the viewpoint of battery output characteristics, the electrolytic solution is preferably an aqueous potassium hydroxide solution. The concentration of the alkaline substance in these electrolytic solutions is preferably 1 to 10 mol / L, and more preferably 3 to 8 mol / L.

[セパレータ]
本発明で用いられるセパレータは、電子は通さずプロトンを透過させる一方、ガスを通過しにくいものが好ましい。セパレータの形状としては、微多孔膜、織布、不織布、圧粉体が挙げられ、このうち、出力特性と作製コストの観点から不織布が好ましい。セパレータの材質としては、特に限定されないが、耐アルカリ性を有し、耐酸化性、耐還元性を有するセパレータであることが好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド(PI)、ポリアミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等の材料が挙げられる。
厚さは5〜500μmの範囲のものが好ましく、20〜250μmの範囲のものがより好ましい。厚さが5μm未満であるとレアショートの可能性が大きくなり、500μm以上であると電気抵抗が大きくなり、熱損失が増加する。実施例においては厚さ120μmのポリプロピレン製の不織布を採用した。
[Separator]
The separator used in the present invention is preferably a separator that does not pass electrons but allows protons to pass therethrough but hardly allows gas to pass. Examples of the shape of the separator include a microporous film, a woven fabric, a nonwoven fabric, and a green compact. Among these, a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of output characteristics and production cost. The material of the separator is not particularly limited, but is preferably a separator having alkali resistance, oxidation resistance, and reduction resistance. Examples thereof include materials such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyimide (PI), polyamide, polyamideimide, aramid, polyethylene, and polypropylene.
The thickness is preferably in the range of 5 to 500 μm, and more preferably in the range of 20 to 250 μm. If the thickness is less than 5 μm, the possibility of a rare short increases, and if it is 500 μm or more, the electrical resistance increases and the heat loss increases. In the examples, a polypropylene nonwoven fabric having a thickness of 120 μm was employed.

本発明に係るリバーシブル燃料電池の主要構成要素である電池ユニットの構成について図1を用いて説明する。
電池ユニット20は、水素および酸素の化学エネルギーを電気エネルギーに変換して利用する燃料電池に二次電池の反応機構を取り込んだリバーシブル燃料電池を構成したものであり、セパレータ14を介して対向するに正極11と、中間電極13と、負極12と、これら電極群を収納する密閉容器16とを主要な構成要素として備えている。
A configuration of a battery unit, which is a main component of the reversible fuel cell according to the present invention, will be described with reference to FIG.
The battery unit 20 constitutes a reversible fuel cell in which a reaction mechanism of a secondary battery is incorporated in a fuel cell that converts the chemical energy of hydrogen and oxygen into electric energy, and is opposed to the battery unit 20 via a separator 14. A positive electrode 11, an intermediate electrode 13, a negative electrode 12, and a sealed container 16 that stores these electrode groups are provided as main components.

正極11、負極12および中間電極13は、その間にイオンは通すが電子は通さないセパレータ14を配して積層されている。セパレータ14は各電極11、12,13を電気的に短絡するのを防止すると共に、電解液15を保持する役割を果たす。セパレータ14をその間に配した各電極は積層されて電極スタック10を構成する。電極の枚数を調節することにより、リバーシブル燃料電池の規模を容易に調整することができる。   The positive electrode 11, the negative electrode 12, and the intermediate electrode 13 are laminated with a separator 14 that allows ions to pass therethrough but not electrons. The separator 14 prevents the electrodes 11, 12, and 13 from being electrically short-circuited and plays a role of holding the electrolytic solution 15. The electrodes with the separator 14 disposed therebetween are stacked to constitute the electrode stack 10. The scale of the reversible fuel cell can be easily adjusted by adjusting the number of electrodes.

正極11、負極12および中間電極13は、それぞれ、端部に外部機器との接続用の端子11t、12tおよび13tを有している。接続用の端子11t、12t、13tは、それぞれ、電線22a,22b,22cで直流電源21に接続されている。直流電源21に内蔵された切換スイッチ(図示せず)により、接続用の端子11t、12t、13tは、選択的に直流電源21のプラス極およびマイナス極に接続可能になっている。   Each of the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the intermediate electrode 13 has terminals 11t, 12t, and 13t for connection with external devices at the ends. The connection terminals 11t, 12t, and 13t are connected to the DC power source 21 by electric wires 22a, 22b, and 22c, respectively. The connection terminals 11t, 12t, and 13t can be selectively connected to the positive pole and the negative pole of the DC power supply 21 by a changeover switch (not shown) built in the DC power supply 21.

正極11は、正極11の電極面に開口した酸素流通口17を有している。また、負極12は、負極12の電極面に開口した水素流通口18を有している。酸素流通口17は配管25aにより、酸素ガス貯蔵室23に接続されている。水素流通口18は配管25bにより、水素ガス貯蔵室24に接続されている。図1に示すように、密閉容器16には電解液15が満たされている。電極スタック10は電解液15に浸漬された状態で密閉容器16に収納され、電池ユニット20を構成している。   The positive electrode 11 has an oxygen circulation port 17 opened on the electrode surface of the positive electrode 11. In addition, the negative electrode 12 has a hydrogen circulation port 18 opened on the electrode surface of the negative electrode 12. The oxygen circulation port 17 is connected to the oxygen gas storage chamber 23 by a pipe 25a. The hydrogen circulation port 18 is connected to the hydrogen gas storage chamber 24 by a pipe 25b. As shown in FIG. 1, the sealed container 16 is filled with an electrolytic solution 15. The electrode stack 10 is stored in the sealed container 16 in a state of being immersed in the electrolytic solution 15, and constitutes a battery unit 20.

電池ユニット20には、反応により減少した水分を補給するための補給水系統26が設けられている。補給水系統26は、補給水を貯蔵するタンク26aと補給水を密閉容器16に給水する給水ライン26bを有する。給水ライン26bにポンプを設けてもよい。   The battery unit 20 is provided with a replenishing water system 26 for replenishing water that has decreased due to the reaction. The makeup water system 26 has a tank 26 a for storing makeup water and a water supply line 26 b for feeding makeup water to the sealed container 16. A pump may be provided in the water supply line 26b.

電極群の別の構成例について図2を用いて説明する。各電極の間にセパレータ14が配されていることは、図1と共通している。正極11−中間電極13−負極12が一つの組になって積層されている。図2には便宜上2組の電極が示されているが、その組数については特に制限はない。この構成では、各電極11,12,13の枚数は同じである。一方、図3は、正極11−中間電極13−負極12−中間電極13−正極11−中間電極13・・・となっており、中間電極13の枚数が多くなっている。中間電極13の容量を調節する方法として、図2のように枚数を調節してもよく、図3のように中間電極13の厚さを倍にしてもよい。このほか、電極スタック10の両端に正極11を配するなどのバリエーションが考えられる。   Another configuration example of the electrode group will be described with reference to FIG. The separator 14 is arranged between the electrodes in common with FIG. The positive electrode 11 -the intermediate electrode 13 -the negative electrode 12 are laminated in one set. Although two sets of electrodes are shown in FIG. 2 for convenience, the number of sets is not particularly limited. In this configuration, the number of electrodes 11, 12, 13 is the same. On the other hand, FIG. 3 shows positive electrode 11−intermediate electrode 13−negative electrode 12−intermediate electrode 13−positive electrode 11−intermediate electrode 13..., And the number of intermediate electrodes 13 is increased. As a method of adjusting the capacity of the intermediate electrode 13, the number of sheets may be adjusted as shown in FIG. 2, or the thickness of the intermediate electrode 13 may be doubled as shown in FIG. In addition, variations such as arranging the positive electrode 11 at both ends of the electrode stack 10 are conceivable.

正極11と中間電極13と負極12とがセパレータ14を介して積層して電極スタックを構成してもよく、積層した状態で蛇腹状に折りたたんで電極スタック10を構成してもよく、また、積層した状態で渦巻き状に捲回して電極スタック10を構成してもよい。また、電解液15はセパレータ14に含浸させてもよく図1に示すように電解液15が満たされた密閉容器16に電極スタック10を浸漬されてもよい。要するにセパレータ14が電解液15を保持しておればよい。   The positive electrode 11, the intermediate electrode 13, and the negative electrode 12 may be laminated via a separator 14 to constitute an electrode stack, or the laminated electrode may be folded in a bellows shape to constitute the electrode stack 10. In this state, the electrode stack 10 may be configured by winding in a spiral shape. Moreover, the electrolyte solution 15 may be impregnated in the separator 14, or the electrode stack 10 may be immersed in a sealed container 16 filled with the electrolyte solution 15 as shown in FIG. In short, the separator 14 may hold the electrolytic solution 15.

図2および図3において、複数の正極端子11tは互いに接続されて電線22aを介して直流電源24に接続され、複数の負極端子12tは互いに接続されて電線22bを介して直流電源24に接続され、複数の中間電極端子13tは互いに接続されて電線22cを介して直流電源24に接続されている。
同様に、各正極11の酸素流通口17は配管25aにより、酸素ガス貯蔵室23に接続されており、各負極11の水素流通口18は配管25bにより、水素ガス貯蔵室24に接続されている。
2 and 3, the plurality of positive terminals 11t are connected to each other and connected to the DC power source 24 through the electric wire 22a, and the plurality of negative terminals 12t are connected to each other and connected to the DC power source 24 through the electric wire 22b. The plurality of intermediate electrode terminals 13t are connected to each other and connected to the DC power source 24 through the electric wire 22c.
Similarly, the oxygen circulation port 17 of each positive electrode 11 is connected to the oxygen gas storage chamber 23 by a pipe 25a, and the hydrogen circulation port 18 of each negative electrode 11 is connected to the hydrogen gas storage chamber 24 by a pipe 25b. .

上記のように構成されたリバーシブル燃料電池の動作について、燃料ガス発生モード、燃料電池作動モードおよび二次電池作動モードに分けて説明する。   The operation of the reversible fuel cell configured as described above will be described separately for a fuel gas generation mode, a fuel cell operation mode, and a secondary battery operation mode.

(燃料ガス発生モード)
燃料ガス発生モードは、電極反応を利用して水素ガスと酸素ガスが発生するモードである。このモードでは、負極12からは水素ガスが、正極11からは酸素ガスがそれぞれ発生するが、これら水素ガスおよび酸素ガスは、互いに接触することなく、別個に水素ガス貯蔵室24および酸素ガス貯蔵室23にそれぞれ貯蔵される。
燃料ガス発生モードについて、酸素ガスの発生ステップと水素ガス発生ステップに分けて、反応式を用いて説明を行う。
(Fuel gas generation mode)
The fuel gas generation mode is a mode in which hydrogen gas and oxygen gas are generated using an electrode reaction. In this mode, hydrogen gas is generated from the negative electrode 12, and oxygen gas is generated from the positive electrode 11. These hydrogen gas and oxygen gas are not in contact with each other, and are separately provided in the hydrogen gas storage chamber 24 and the oxygen gas storage chamber. 23, respectively.
The fuel gas generation mode will be described using a reaction formula, divided into an oxygen gas generation step and a hydrogen gas generation step.

(STEP1)
このステップは酸素発生反応ステップである。正極11に直流電源24のプラス極(以下、単にプラス極という)を接続し、中間電極13に直流電源24のマイナス極(以下、単にマイナス極という)を接続して正極11の充電を行った場合、正極11の反応式は(1)式となる。
Ni(OH) + OH- → NiOOH + HO + e- (1)
そして、正極11が満充電になると、(2)式の反応式により正極11から酸素が発生する。
2OH- → 2e- + HO + 1/2O (2)
一方、中間電極の反応式は(3)式となる。
MnO + HO + e- → MnOOH + OH- (3)
そして、正極と中間電極の満充電前の全反応式は、
(1)式と(3)式から(4)式となる。
MnO + Ni(OH) → MnOOH + NiOOH (4)
ここで、中間電極13の放電が進むと不可逆物質である四三酸化マンガン(Mn)が発生するので、四三酸化マンガンの発生する手前で反応を停止する。中間電極13の寿命を考慮した措置である。
満充電後の全反応式は(2)式と(3)式から(5)式となる。
2MnO + HO → 2MnOOH + 1/2O (5)
(STEP1)
This step is an oxygen generation reaction step. The positive electrode 11 was charged by connecting the positive electrode of the DC power source 24 (hereinafter simply referred to as “positive electrode”) to the positive electrode 11 and connecting the negative electrode (hereinafter simply referred to as “negative electrode”) of the DC power source 24 to the intermediate electrode 13. In this case, the reaction formula of the positive electrode 11 is the formula (1).
Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H 2 O + e (1)
When the positive electrode 11 is fully charged, oxygen is generated from the positive electrode 11 according to the reaction formula (2).
2OH → 2e + H 2 O + 1 / 2O 2 (2)
On the other hand, the reaction formula of the intermediate electrode is the formula (3).
MnO 2 + H 2 O + e → MnOOH + OH (3)
And the total reaction formula before full charge of the positive electrode and the intermediate electrode is
From Equation (1) and Equation (3), Equation (4) is obtained.
MnO 2 + Ni (OH) 2 → MnOOH + NiOOH (4)
Here, as the discharge of the intermediate electrode 13 proceeds, an irreversible manganese trioxide (Mn 3 O 4 ) is generated, so that the reaction is stopped before the generation of trimanganese tetraoxide. This is a measure considering the life of the intermediate electrode 13.
The total reaction formula after full charge is expressed by formulas (2) and (3) to (5).
2MnO 2 + H 2 O → 2MnOOH + 1 / 2O 2 (5)

(STEP2)
このステップは水素生成反応ステップである。中間電極13にプラス極を接続し、負極12にマイナス極を接続して負極12の充電を行った場合、負極12の反応式は水素吸蔵合金をMで表すと(6)式となる。
2M + 2HO +2e- → 2MH + 2OH- (6)
そして、負極12が満充電になり水素吸蔵合金が水素を吸蔵しなくなると、(7)式の反応式により負極12から水素が発生する。
2MH → 2M + H (7)
このとき、負極12の全反応式は(8)式となる。
2HO + 2e- → 2OH- + H (8)
一方、中間電極13は、水酸化イオンを取り込んで充電され、反応式は(9)式となる。
2MnOOH + 2OH- → 2MnO + 2HO + 2e- (9)
中間電極13が満充電となると、反応を停止する。
このとき、中間電極13と負極12の全反応式は(10)式となる。
2MnOOH → 2MnO + H (10)
STEP1とSTEP2を含めた、正極11、中間電極13および負極12の全反応は(11)式となる。
O → H + 1/2O (11)
(STEP2)
This step is a hydrogen generation reaction step. When the positive electrode is connected to the intermediate electrode 13 and the negative electrode 12 is connected to the negative electrode 12 to charge the negative electrode 12, the reaction formula of the negative electrode 12 is expressed by equation (6) when the hydrogen storage alloy is represented by M.
2M + 2H 2 O + 2e → 2MH + 2OH (6)
When the negative electrode 12 is fully charged and the hydrogen storage alloy does not store hydrogen, hydrogen is generated from the negative electrode 12 according to the reaction formula (7).
2MH → 2M + H 2 (7)
At this time, the total reaction formula of the negative electrode 12 becomes the formula (8).
2H 2 O + 2e → 2OH + H 2 (8)
On the other hand, the intermediate electrode 13 is charged by taking in hydroxide ions, and the reaction equation becomes the equation (9).
2MnOOH + 2OH → 2MnO 2 + 2H 2 O + 2e (9)
When the intermediate electrode 13 is fully charged, the reaction is stopped.
At this time, the total reaction formula of the intermediate electrode 13 and the negative electrode 12 is the formula (10).
2MnOOH → 2MnO 2 + H 2 ( 10)
The total reaction of the positive electrode 11, the intermediate electrode 13, and the negative electrode 12 including STEP1 and STEP2 is represented by the formula (11).
H 2 O → H 2 + 1 / 2O 2 (11)

以降、STEP1を実施することにより正極11からは酸素ガスが発生し、発生した酸素ガスは酸素ガス貯蔵室23に貯えられる。つぎに、STEP2を実施することにより負極12からは水素ガスが発生し、発生した水素ガスは水素ガス貯蔵室24に貯えられる。
上記反応の特徴は、水を直接電気分解することなく、電極の酸化還元反応を利用して酸素と水素を得ているということである。
Thereafter, by performing STEP 1, oxygen gas is generated from the positive electrode 11, and the generated oxygen gas is stored in the oxygen gas storage chamber 23. Next, by performing STEP 2, hydrogen gas is generated from the negative electrode 12, and the generated hydrogen gas is stored in the hydrogen gas storage chamber 24.
The characteristic of the above reaction is that oxygen and hydrogen are obtained by utilizing the oxidation-reduction reaction of the electrode without directly electrolyzing water.

上記STEP1とSTEP2の反応を繰り返し行うことにより、水素ガスと酸素ガスとを時間差をおいて発生させることができる。時間差を設けることにより、水素と酸素を高い純度を維持した状態で簡単かつ安全に分離・捕集することができる。ここで注目すべきことは、酸素および水素の発生量はそれぞれ(5)式および(8)式で示す通り、水酸化ニッケルおよび水素吸蔵合金の量により規制されるところ、ステップ1とステップ2とを繰り返すことにより、酸素および水素の発生を継続的に行うことができる。つまり、安価な第3電極(中間電極)を導入することにより、反応に必要な正極活物質と負極活物質の量を減らすことが可能となる。   By repeating the reaction of STEP1 and STEP2, hydrogen gas and oxygen gas can be generated with a time difference. By providing a time difference, hydrogen and oxygen can be separated and collected easily and safely while maintaining high purity. It should be noted here that the generation amounts of oxygen and hydrogen are regulated by the amounts of nickel hydroxide and hydrogen storage alloy as shown in the equations (5) and (8), respectively. By repeating the above, oxygen and hydrogen can be continuously generated. That is, by introducing an inexpensive third electrode (intermediate electrode), it is possible to reduce the amount of positive electrode active material and negative electrode active material required for the reaction.

(燃料電池作動モード)
燃料電池作動モードは、水素ガス貯蔵室24および酸素ガス貯蔵室23にそれぞれ貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスにより発電を行うモードである。また、各貯蔵室に貯蔵された水素ガスおよび酸素ガスにより、負極12および正極11をそれぞれ充電するモードも含まれる。水素ガスおよび酸素ガスは燃料ガス発生モードで蓄えた水素ガスおよび酸素ガスを使用してもよく、他所で製造された燃料ガスを使用してもよい。以下、燃料電池作動モードについて、反応式を用いて説明を行う。
(Fuel cell operation mode)
The fuel cell operation mode is a mode in which power generation is performed using hydrogen gas and oxygen gas stored in the hydrogen gas storage chamber 24 and the oxygen gas storage chamber 23, respectively. Moreover, the mode which charges the negative electrode 12 and the positive electrode 11 with the hydrogen gas and oxygen gas which were stored in each store room, respectively is also included. As hydrogen gas and oxygen gas, hydrogen gas and oxygen gas stored in the fuel gas generation mode may be used, or fuel gas produced elsewhere may be used. Hereinafter, the fuel cell operation mode will be described using a reaction formula.

負極12は水素ガス貯蔵室24に貯えられた水素ガスにより充電することができる。その反応式を(12)式に示す。
2M + H → 2MH (12)
また中間電極13は酸素ガス貯蔵室23に貯えられた酸素ガスにより充電することができる。その反応式を(13)式に示す。
4MnOOH + O → 4MnO + 2HO (13)
負極12および中間電極13が充電状態にあれば、電池ユニット20は燃料電池として発電することができる。
このとき、負極12および中間電極13の反応式は、それぞれ、(14)式および(15)式となる。
2MH + 2OH- → 2M + 2HO + 2e- (14)
2MnO + 2HO + 2e- → 2MnOOH + 2OH- (15)
酸素還元反応速度は水素酸化反応速度よりも遅く、反応速度に差がある。しかし、ここで述べているリバーシブル燃料電池は、二酸化マンガンを活物質とする中間電極の電極容量は、水素吸蔵合金を活物質とする負極の電極容量より大きく調製されているので、全体の反応速度は負極および中間電極においてバランスがとれたものとなる。
The negative electrode 12 can be charged with hydrogen gas stored in the hydrogen gas storage chamber 24. The reaction formula is shown in Formula (12).
2M + H 2 → 2MH (12)
The intermediate electrode 13 can be charged with oxygen gas stored in the oxygen gas storage chamber 23. The reaction formula is shown in Formula (13).
4MnOOH + O 2 → 4MnO 2 + 2H 2 O (13)
If the negative electrode 12 and the intermediate electrode 13 are in a charged state, the battery unit 20 can generate power as a fuel cell.
At this time, the reaction formulas of the negative electrode 12 and the intermediate electrode 13 are the formulas (14) and (15), respectively.
2MH + 2OH → 2M + 2H 2 O + 2e (14)
2MnO 2 + 2H 2 O + 2e - → 2MnOOH + 2OH - (15)
The oxygen reduction reaction rate is slower than the hydrogen oxidation reaction rate, and there is a difference in the reaction rate. However, in the reversible fuel cell described here, the electrode capacity of the intermediate electrode using manganese dioxide as the active material is adjusted to be larger than the electrode capacity of the negative electrode using the hydrogen storage alloy as the active material. Is balanced between the negative electrode and the intermediate electrode.

負極および中間電極は、それぞれ、水素ガスおよび酸素ガスにより充電されると同時に、充電状態にある負極および中間電極が放電することにより燃料電池は発電を行うことができる。すなわち、負極において(12)式の充電反応が生じると共に、(14)式の放電反応が生じて、負極全体として(16)式に示す反応となる。
+ 2OH- → 2HO + 2e- (16)
このとき負極の水素吸蔵合金は触媒的な働きをすることになる。
また、中間電極において(13)式の充電反応が生じると共に、(15)式の放電反応が生じて、中間電極全体として(17)式に示す反応となる。
1/2O + HO + 2e- → 2OH- (17)
このとき中間電極の二酸化マンガンは触媒的な働きをすることになる。
The negative electrode and the intermediate electrode are charged with hydrogen gas and oxygen gas, respectively. At the same time, the negative electrode and the intermediate electrode in a charged state are discharged, so that the fuel cell can generate power. In other words, the charging reaction of formula (12) occurs in the negative electrode, and the discharge reaction of formula (14) occurs, resulting in the reaction shown in formula (16) as the whole negative electrode.
H 2 + 2OH → 2H 2 O + 2e (16)
At this time, the hydrogen storage alloy of the negative electrode functions as a catalyst.
In addition, the charging reaction of the expression (13) occurs in the intermediate electrode, and the discharging reaction of the expression (15) occurs, so that the reaction shown in the expression (17) is performed as the whole intermediate electrode.
1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH (17)
At this time, manganese dioxide of the intermediate electrode acts as a catalyst.

(二次電池作動モード)
二次電池作動モードは、二次電池として充放電を行うモードである。自然エネルギー発電等の外部電源を利用して充電して、自然エネルギーの発電量が低下したときに放電して電力需給調整を行う用途に用いることができる。以下、二次電池作動モードについて、反応式を用いて説明を行う。
正極および負極は、外部電源により充電することができる。正極の反応式を(18)式に、また負極の反応式を(19)式に示す。
Ni(OH) + OH- → NiOOH + HO + e- (18)
2M + 2HO +2e- → 2MH + 2OH- (19)
充電状態の正極および負極は放電により外部負荷に対して電力を供給することができる。その反応式は、上記(18)式と(19)式の逆の反応となる。
更に、燃料ガス発生モードのSTEP1とそれに続くSTEP2の反応が終了した状態において、正極および負極は共に充電状態にあり、放電により外部負荷に対して電力を供給することができる。このときの正極の反応式を(20)式に、負極の反応式を(21)式に示す。
NiOOH + HO + e- → Ni(OH) + OH- (20)
MH + OH- → M + HO + e- (21)
(Secondary battery operation mode)
The secondary battery operation mode is a mode for charging and discharging as a secondary battery. The battery can be charged by using an external power source such as natural energy power generation, and discharged when the amount of power generated by natural energy is reduced to be used for adjusting power supply and demand. Hereinafter, the secondary battery operation mode will be described using a reaction formula.
The positive electrode and the negative electrode can be charged by an external power source. The reaction formula of the positive electrode is shown in the formula (18), and the reaction formula of the negative electrode is shown in the formula (19).
Ni (OH) 2 + OH → NiOOH + H 2 O + e (18)
2M + 2H 2 O + 2e → 2MH + 2OH (19)
The positive and negative electrodes in the charged state can supply power to the external load by discharging. The reaction formula is the reverse reaction of the above formulas (18) and (19).
Further, in the state where the reaction of STEP1 in the fuel gas generation mode and the subsequent STEP2 is completed, both the positive electrode and the negative electrode are in a charged state, and power can be supplied to the external load by discharging. The reaction formula of the positive electrode at this time is shown in the formula (20), and the reaction formula of the negative electrode is shown in the formula (21).
NiOOH + H 2 O + e → Ni (OH) 2 + OH (20)
MH + OH → M + H 2 O + e (21)

本実施形態に係るリバーシブル燃料電池は、二次電池として電気による充電により電極に蓄えることのできるエネルギーに加えて、過充電時に供給される電気エネルギーを、各ガス貯蔵室23,24にガスとして蓄え、これを電気エネルギーに再変換して利用することが可能である。よって、従来の二次電池とは異なり、リバーシブル燃料電池の電気容量は、活物質の量による制限を受けないので、リバーシブル燃料電池のエネルギー密度を、従来の二次電池と比較して、大幅に(例えば数十倍に)向上することが可能となる。しかもガス貯蔵室23および24には、過充電時に、正極11で発生した酸素ガスおよび負極12で発生した水素ガスが、直接貯蔵されるので、ガスの昇圧装置あるいは連通路を追加で設ける必要がなく、簡素な構造とすることができる。   In the reversible fuel cell according to the present embodiment, in addition to the energy that can be stored in the electrode by charging as a secondary battery, the electric energy supplied during overcharging is stored as gas in each gas storage chamber 23, 24. It is possible to reconvert this into electric energy and use it. Therefore, unlike the conventional secondary battery, the electric capacity of the reversible fuel cell is not limited by the amount of the active material, so the energy density of the reversible fuel cell is significantly higher than that of the conventional secondary battery. It becomes possible to improve (for example, several tens of times). Moreover, since the oxygen gas generated at the positive electrode 11 and the hydrogen gas generated at the negative electrode 12 are directly stored in the gas storage chambers 23 and 24 at the time of overcharging, it is necessary to additionally provide a gas booster or a communication path. And a simple structure can be obtained.

さらに、上述のように、リバーシブル燃料電池の放電時には、電池反応に基づき、電気エネルギーが出力される。このため、従来の燃料電池と比較して、負荷に対する追従性およびパワーが、大幅に向上する。これにより、リバーシブル燃料電池は、瞬間的な高出力を要求される負荷変動の大きい用途に使用されることも可能である。この際、リバーシブル燃料電池は、追加の二次電池あるいはキャパシタなどの蓄電デバイスを必要とすることなく、単独で使用することが可能となる。   Furthermore, as described above, when the reversible fuel cell is discharged, electric energy is output based on the cell reaction. For this reason, as compared with the conventional fuel cell, the followability to the load and the power are greatly improved. As a result, the reversible fuel cell can be used for applications with large load fluctuations that require instantaneous high output. In this case, the reversible fuel cell can be used alone without requiring an additional secondary battery or an electricity storage device such as a capacitor.

水素ガス貯蔵室に貯蔵された水素および酸素ガス貯蔵室に貯蔵された酸素は、電池の放電時に電気エネルギーに再変換して利用することができる。特に、正極で発生する酸素は、電解液に溶存されており、ガス状態で貯蔵されていない。このため、酸素の取り扱いの安全性が向上する。
(中間電極の別の実施形態)
The hydrogen stored in the hydrogen gas storage chamber and the oxygen stored in the oxygen gas storage chamber can be reconverted to electrical energy for use when the battery is discharged. In particular, oxygen generated at the positive electrode is dissolved in the electrolytic solution and is not stored in a gas state. For this reason, the safety of handling oxygen is improved.
(Another embodiment of the intermediate electrode)

中間電極(第3電極)は、二酸化マンガンの他に水酸化ニッケルを含んでいてもよい。具体的には、二酸化マンガンと水酸化ニッケルの合計を100%重量とするとき、10〜30%重量の水酸化ニッケルを含んでいてもよい。   The intermediate electrode (third electrode) may contain nickel hydroxide in addition to manganese dioxide. Specifically, when the total of manganese dioxide and nickel hydroxide is 100% by weight, 10 to 30% by weight of nickel hydroxide may be included.

二酸化マンガンは、放電過程において、二酸化マンガンMnO→オキシ水酸化マンガンMnOOH→水酸化マンガンMn(OH)と変化が生じる。この際、水酸化マンガンが生成されるまで放電が行われると、不可逆物質である四三酸化マンガン(Mn)が生成される。四三酸化マンガンは電気を通しにくく再度充電することができない。 Manganese dioxide changes in the discharge process as manganese dioxide MnO 2 → manganese oxyhydroxide MnOOH → manganese hydroxide Mn (OH) 2 . At this time, if discharge is performed until manganese hydroxide is generated, irreversible manganese tetraoxide (Mn 3 O 4 ) is generated. Manganese tetraoxide is difficult to conduct electricity and cannot be recharged.

また、二酸化マンガンは高い電圧で充電を行うとデルタ型の二酸化マンガンが生成され、放電反応時にこれが反応性の低い四三酸化マンガンに変わり、活物質が劣化してサイクル特性の低下が見られる。また、二酸化マンガンは、電気導電率(10−7〜10−2S/cm)が低く、瞬間的な出力が必要なときには対応できず、出力特性が劣るという課題を有している。 Further, when manganese dioxide is charged at a high voltage, delta-type manganese dioxide is generated, which is changed to low-reactivity trimanganese tetraoxide at the time of discharge reaction, and the active material is deteriorated and cycle characteristics are lowered. Further, manganese dioxide has a problem that the electrical conductivity (10 −7 to 10 −2 S / cm) is low, and it cannot cope with instantaneous output, and the output characteristics are inferior.

二酸化マンガン粒子と水酸化ニッケル粒子を混合することにより2種類の活物質からなる粒子ができるので、電気導電率の高いオキシ水酸化ニッケルが電気導電率の低い二酸化マンガンの欠点を補い出力特性に優れた電極となる。更に、充放電電圧がオキシ水酸化ニッケルにより規制されるので、中間電極の寿命特性が改善される。すなわち、二酸化マンガンの充電電圧がオキシ水酸化ニッケルにより抑制されて結晶構造がδ化されにくくなり、また、二酸化マンガンの放電電圧がオキシ水酸化ニッケルにより抑制されて不可逆物質である四三酸化マンガンが生成されにくくなる。寿命特性に優れた電極となる。   By mixing manganese dioxide particles and nickel hydroxide particles, particles consisting of two types of active materials can be produced, so nickel oxyhydroxide with high electrical conductivity compensates for the disadvantages of manganese dioxide with low electrical conductivity and has excellent output characteristics. Electrode. Furthermore, since the charge / discharge voltage is regulated by nickel oxyhydroxide, the life characteristics of the intermediate electrode are improved. That is, the charging voltage of manganese dioxide is suppressed by nickel oxyhydroxide, and the crystal structure is difficult to become δ. Also, the discharge voltage of manganese dioxide is suppressed by nickel oxyhydroxide and It becomes difficult to generate. The electrode has excellent life characteristics.

(第2実施形態)
発電プロセスについて図4を用いて説明する。電極スタックの構造は第1実施形態と共通するので説明を省略する。電池ユニット30は配管42aを介してバッファータンク46に接続されている。電池ユニット30の電解液流出口40から出た電解液43は配管42aに配した絞り41aを経由してバッファータンク46に流入する。バッファータンク46に流入した電解液43は、バッファータンク46で減圧されて、電解液に溶存していた酸素はガス状態となり、バッファータンク46の頂部の空間に貯まる。バッファータンク46の頂部には、ガス通路52を経由して酸素ガス貯蔵タンク47が接続されていて、ガス状態となった酸素は酸素ガス貯蔵タンク47に貯えられる。酸素ガス貯蔵タンク47は酸素ガス流通路51に設けた遮断弁49を経由して、電池ユニット30の酸素流通口37に接続されている。
(Second Embodiment)
The power generation process will be described with reference to FIG. Since the structure of the electrode stack is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted. The battery unit 30 is connected to the buffer tank 46 through a pipe 42a. The electrolytic solution 43 exiting from the electrolytic solution outlet 40 of the battery unit 30 flows into the buffer tank 46 via the throttle 41a disposed in the pipe 42a. The electrolytic solution 43 flowing into the buffer tank 46 is decompressed by the buffer tank 46, and oxygen dissolved in the electrolytic solution becomes a gas state and is stored in the space at the top of the buffer tank 46. An oxygen gas storage tank 47 is connected to the top of the buffer tank 46 via a gas passage 52, and oxygen in a gas state is stored in the oxygen gas storage tank 47. The oxygen gas storage tank 47 is connected to the oxygen circulation port 37 of the battery unit 30 via a shutoff valve 49 provided in the oxygen gas flow passage 51.

バッファータンク46内の電解液43は、配管42b、42cを介して電池ユニット30に戻される。配管42bには絞り41bが設けられている。絞り41a、41bは電池ユニット30内の圧力を高圧に維持する役割を果たす。また、配管42bの途中に補給水系統48が接続されていて、(4)〜(11)式の反応により不足した水分を電池ユニット30に補給する。バッファータンク46を出た電解液43は、ポンプ45にて昇圧されて電解液流入50から電池ユニット30に戻される。二次電池としての使用により温度が上昇した電解液43は、配管42cに設けた冷却器44で冷却される。   The electrolytic solution 43 in the buffer tank 46 is returned to the battery unit 30 via the pipes 42b and 42c. A throttle 41b is provided in the pipe 42b. The throttles 41a and 41b serve to maintain the pressure in the battery unit 30 at a high level. In addition, a makeup water system 48 is connected in the middle of the pipe 42b, and the battery unit 30 is replenished with water deficient due to the reactions (4) to (11). The electrolytic solution 43 exiting the buffer tank 46 is pressurized by the pump 45 and returned to the battery unit 30 from the electrolytic solution inflow 50. The electrolytic solution 43 whose temperature has been increased by use as a secondary battery is cooled by a cooler 44 provided in the pipe 42c.

次に第2実施形態の動作について説明する。前述したSTEP1を実施することにより正極31からは酸素が発生し、発生した酸素の一部は電解液43に溶解し、他の一部はガス状態となる。つぎに、STEP2を実施することにより負極32からは水素ガスが発生する。発生した水素ガスは電解液43に溶解しにくく密閉容器36の頂部に貯まる。
STEP1およびSTEP2を繰り返すことにより反応が進めば、密閉容器36の頂部の水素ガスは増加してその圧力は大きくなる。水素ガス圧力が大きくなればこれに伴い電解液43の圧力も大きくなり、STEP1で発生した酸素は電解液43に溶解することとなる。
Next, the operation of the second embodiment will be described. By performing STEP 1 described above, oxygen is generated from the positive electrode 31, a part of the generated oxygen is dissolved in the electrolytic solution 43, and the other part is in a gas state. Next, hydrogen gas is generated from the negative electrode 32 by carrying out STEP2. The generated hydrogen gas is difficult to dissolve in the electrolytic solution 43 and is stored at the top of the sealed container 36.
If the reaction proceeds by repeating STEP 1 and STEP 2, the hydrogen gas at the top of the sealed container 36 increases and its pressure increases. If the hydrogen gas pressure is increased, the pressure of the electrolytic solution 43 is increased accordingly, and oxygen generated in STEP 1 is dissolved in the electrolytic solution 43.

酸素が溶存した電解液43はバッファータンク46で減圧されて、発生した酸素ガスが酸素ガス貯蔵タンク47に貯蔵される。このとき遮断弁49は閉じられている。密閉容器36の頂部には水素ガス取り出し口60が設けられていて、密閉容器36内の水素ガスは開いている遮断弁63aおよび水素ガス貯蔵通路62を経由して水素ガス貯蔵タンク64に送られる。この動作は前述した燃料ガス発生モードである。   The electrolytic solution 43 in which oxygen is dissolved is decompressed in the buffer tank 46, and the generated oxygen gas is stored in the oxygen gas storage tank 47. At this time, the shut-off valve 49 is closed. A hydrogen gas outlet 60 is provided at the top of the sealed container 36, and the hydrogen gas in the sealed container 36 is sent to the hydrogen gas storage tank 64 via the open shut-off valve 63 a and the hydrogen gas storage passage 62. . This operation is the fuel gas generation mode described above.

次に燃料電池作動モードについて説明する。水素ガス貯蔵タンク64内の水素ガスは水素ガス供給通路61および開いている遮断弁63bを経由して水素流通口38に送られて、負極32に水素ガスを供給する。酸素ガス貯蔵タンク47内の酸素ガスは酸素ガス流通路51および開いている遮断弁49を経由して酸素流通口37に送られて、正極31に酸素ガスを供給する。水素ガスおよび酸素ガスの供給を受けた電池ユニット30は発電を行う。   Next, the fuel cell operation mode will be described. The hydrogen gas in the hydrogen gas storage tank 64 is sent to the hydrogen circulation port 38 via the hydrogen gas supply passage 61 and the open shut-off valve 63b, and supplies the hydrogen gas to the negative electrode 32. The oxygen gas in the oxygen gas storage tank 47 is sent to the oxygen circulation port 37 via the oxygen gas flow passage 51 and the open shut-off valve 49 to supply the oxygen gas to the positive electrode 31. The battery unit 30 that is supplied with the hydrogen gas and the oxygen gas generates power.

(第3実施形態)
発電プロセスの別の実施形態を図5に示す。電池ユニット210の電解液流出口211には配管220が接続されている。電池ユニット210の放電により劣化した電解液137は、配管220を介して、塩濃度調整装置230の第1室231に運ばれる。塩濃度調整装置230には、逆浸透膜233が取付けられている。塩濃度調整装置230は、この逆浸透膜233により、第1室231と第2室232とに区分されている。逆浸透膜233は、電解液137中の水分を選択的に透過させる機能を有している。透過した水分は、第2室232にドレンとして貯まり、排水口234から系外に排出される。
(Third embodiment)
Another embodiment of the power generation process is shown in FIG. A pipe 220 is connected to the electrolyte outlet 211 of the battery unit 210. The electrolytic solution 137 deteriorated by the discharge of the battery unit 210 is carried to the first chamber 231 of the salt concentration adjusting device 230 via the pipe 220. A reverse osmosis membrane 233 is attached to the salt concentration adjusting device 230. The salt concentration adjusting device 230 is divided into a first chamber 231 and a second chamber 232 by the reverse osmosis membrane 233. The reverse osmosis membrane 233 has a function of selectively permeating moisture in the electrolytic solution 137. The permeated moisture is stored as drainage in the second chamber 232 and is discharged out of the system through the drain port 234.

塩濃度調整装置230の電解液137は、配管221を介して、バッファータンク250に運ばれる。電解液137は、バッファータンク250で減圧されて、電解液に溶存していた酸素はガス状態となり、バッファータンク250の頂部の空間に貯まる。バッファータンク250の頂部には、酸素ガス流通路252を経由して酸素貯蔵タンク251が接続されていて、ガス状態となった酸素は酸素貯蔵タンク251に貯えられる。酸素貯蔵タンク251内の酸素ガスは酸素ガス流通路253および遮断弁254を経由して、電池ユニット210の酸素流通口(図示せず)に接続されている。なお、バッファータンク250の出入口の配管221,222には絞り224および225が設けられていて、電池ユニット210内の圧力を高圧に維持している。なお、配管222の途中に補給水系統280が接続されていて、酸化還元反応により不足した水分を電池ユニット210に補給する。   The electrolyte solution 137 of the salt concentration adjusting device 230 is carried to the buffer tank 250 via the pipe 221. The electrolytic solution 137 is depressurized in the buffer tank 250, and oxygen dissolved in the electrolytic solution becomes a gas state and is stored in the space at the top of the buffer tank 250. An oxygen storage tank 251 is connected to the top of the buffer tank 250 via an oxygen gas flow passage 252, and the oxygenated gas is stored in the oxygen storage tank 251. The oxygen gas in the oxygen storage tank 251 is connected to an oxygen circulation port (not shown) of the battery unit 210 via the oxygen gas flow passage 253 and the shutoff valve 254. In addition, throttles 224 and 225 are provided in the piping 221 and 222 at the entrance and exit of the buffer tank 250 to maintain the pressure in the battery unit 210 at a high level. A replenishment water system 280 is connected in the middle of the pipe 222 to replenish the battery unit 210 with water deficient due to the oxidation-reduction reaction.

電解液137は、ポンプ270にて昇圧さて配管222を経由して電解液流出口212から電池ユニット210に戻される。二次電池としての使用により温度が上昇した電解液137は、冷却器260で冷却される。   The electrolytic solution 137 is pressurized by the pump 270 and returned to the battery unit 210 from the electrolytic solution outlet 212 via the pipe 222. The electrolyte solution 137 whose temperature has been increased by use as a secondary battery is cooled by the cooler 260.

電池ユニット210において、過充電時に発生した水素ガスおよび酸素ガスは、それぞれ、水素ガス貯蔵タンク256および酸素ガス貯蔵タンク251に貯えられる。そして、水素ガス貯蔵タンク256および酸素ガス貯蔵タンク251に貯えられた、水素ガスおよび酸素ガスは、電池ユニット210が燃料電池として動作するときに燃料ガスとして、それぞれ、負極および正極(いずれも図示せず)供給される。   In the battery unit 210, hydrogen gas and oxygen gas generated during overcharging are stored in the hydrogen gas storage tank 256 and the oxygen gas storage tank 251 respectively. The hydrogen gas and oxygen gas stored in the hydrogen gas storage tank 256 and the oxygen gas storage tank 251 are used as fuel gas when the battery unit 210 operates as a fuel cell, respectively, as a negative electrode and a positive electrode (both not shown). I) supplied.

本リバーシブル燃料電池は、電極反応によって得られた酸素および水素が、大気圧に戻ることなく、高圧力のまま貯蔵および利用される。これにより、高い発電効率を実現することができる。   In this reversible fuel cell, oxygen and hydrogen obtained by the electrode reaction are stored and used at a high pressure without returning to atmospheric pressure. Thereby, high power generation efficiency is realizable.

本発明のリバーシブル燃料電池は、産業用および民生用の燃料電池として、好適に用いることができる。   The reversible fuel cell of the present invention can be suitably used as an industrial and consumer fuel cell.

10 電極スタック
11 正極(11t:接続端子)
12 負極(12t:接続端子)
13 中間電極(13t:接続端子)
14 セパレータ
15 電解液
16 密閉容器
17 酸素流通口
18 水素流通口
20 電池ユニット
21 直流電源
22 電線
23 酸素ガス貯蔵室
24 水素ガス貯蔵室
25 配管(ガス通路)
26 補給水系統
30 電池ユニット
31 正極
32 負極
36 密閉容器
37 酸素流通口
38 水素流通口
40 電解液流出口
41 絞り
42 配管
43 電解液
44 冷却器
45 ポンプ
46 バッファータンク
47 酸素ガス貯蔵タンク
48 補給水系統
49 遮断弁
50 電解液流入口
51 酸素ガス流通路
60 水素ガス取り出し口
61 水素ガス供給通路
62 水素ガス貯蔵通路
63 遮断弁
64 水素ガス貯蔵タンク
210 電池ユニット
230 塩濃度調整装置
250 バッファータンク
260 冷却器
270 ポンプ

10 Electrode stack 11 Positive electrode (11t: connection terminal)
12 Negative electrode (12t: Connection terminal)
13 Intermediate electrode (13t: Connection terminal)
14 Separator 15 Electrolyte 16 Sealed container 17 Oxygen flow port 18 Hydrogen flow port 20 Battery unit 21 DC power source 22 Electric wire 23 Oxygen gas storage chamber 24 Hydrogen gas storage chamber 25 Piping (gas passage)
26 Supply Water System 30 Battery Unit 31 Positive Electrode 32 Negative Electrode 36 Sealed Container 37 Oxygen Flow Port 38 Hydrogen Flow Port 40 Electrolyte Outlet 41 Throttle 42 Pipe 43 Electrolyte 44 Cooler 45 Pump 46 Buffer Tank 47 Oxygen Gas Storage Tank 48 Makeup Water System 49 Shutoff valve 50 Electrolyte inlet 51 Oxygen gas passage 60 Hydrogen gas outlet 61 Hydrogen gas supply passage 62 Hydrogen gas storage passage 63 Shutoff valve 64 Hydrogen gas storage tank 210 Battery unit 230 Salt concentration adjusting device 250 Buffer tank 260 Cooling 270 Pump

特開2002−348694号公報JP 2002-348694 A 特開2005−65398号公報JP 2005-65398 A 特開2010−15729号公報JP 2010-15729 A 特開2010−15783号公報JP 2010-15783 A

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、前記第1電極と前記第2電極と前記第3電極と前記セパレータとを収納する密閉容器とを有していて、前記水素ガスと前記酸素ガスがそれぞれ前記密閉容器から取り出し可能になっている。
この構成において、水素ガスと酸素ガスは、混合することなく、それぞれ個別に密閉容器から取出すことができるのでブラウンガスが発生しない。安全の確保がなされている。
A reversible fuel cell including a third electrode according to the present invention includes a sealed container that houses the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the separator, and the hydrogen gas and the Each oxygen gas can be taken out from the sealed container.
In this configuration, the hydrogen gas and the oxygen gas can be individually taken out from the sealed container without mixing, so that no brown gas is generated. Safety is ensured.

前記した目的を達成するために、本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、水酸化ニッケルを含む第1電極と、水素吸蔵合金を含む第2電極と、標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータとを有していて、前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素ガスを貯蔵し、前記第2電極をカソードとする還元反応と前記第3電極をアノードとする酸化反応により、前記第2電極から発生する水素ガスを貯蔵する。
この構成において、第3電極は第1電極と前記第2電極に間に配置されている。なお、リバーシブル燃料電池とは燃料ガスと電気エネルギーを可逆的に変換することができる蓄電が可能な燃料電池のことをいう。満充電状態の第1電極をアノードとする酸化反応により第1電極から酸素が発生し、満充電状態の第2電極をカソードとする還元反応により第2電極から水素が発生する。電気的エネルギーを酸素および水素の化学的エネルギーに変換する。
In order to achieve the above-described object, a reversible fuel cell including a third electrode according to the present invention includes a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing a hydrogen storage alloy, and a standard electrode potential of the first electrode. A third electrode that is smaller than a standard electrode potential of one electrode and larger than a standard electrode potential of the second electrode; and a separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but does not allow electrons to pass. The oxygen gas generated from the first electrode is stored by the oxidation reaction using the first electrode as an anode and the reduction reaction using the third electrode as a cathode, and the reduction reaction using the second electrode as a cathode and the first reaction . Hydrogen gas generated from the second electrode is stored by an oxidation reaction using three electrodes as anodes.
In this configuration, the third electrode is disposed between the first electrode and the second electrode. A reversible fuel cell refers to a fuel cell capable of storing electricity that can reversibly convert fuel gas and electrical energy. Oxygen is generated from the first electrode by an oxidation reaction using the fully charged first electrode as an anode, and hydrogen is generated from the second electrode by a reduction reaction using the fully charged second electrode as a cathode. Convert electrical energy into chemical energy of oxygen and hydrogen.

本発明に係る第3電極を備えたリバーシブル燃料電池は、水酸化ニッケルを含む第1電極と、水素吸蔵合金を含む第2電極と、標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータと、前記第1電極と前記第2電極と前記第3電極と前記セパレータと電解液を収納する密閉容器とを有していて、前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素を前記電解液に溶存させた状態で前記密閉容器から取出し、前記第2電極をカソードとする還元反応と前記第3電極をアノードとする酸化反応により、前記第2電極から発生する水素をガス状態で前記密閉容器から取出す。
この構成において、密閉容器から取り出された水素および酸素は、それぞれ、水素ガス貯蔵室および酸素ガス貯蔵室に貯蔵される。貯蔵された水素および酸素は、電池の放電時に電気エネルギーに再変換して利用することができる。特に、正極で発生する酸素は、電解液に溶存されていて水素と完全に分離されているので、酸素の取り扱いの安全性が向上する。


A reversible fuel cell including a third electrode according to the present invention includes a first electrode containing nickel hydroxide, a second electrode containing a hydrogen storage alloy, and a standard electrode potential smaller than the standard electrode potential of the first electrode. And a third electrode that is larger than the standard electrode potential of the second electrode, a separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but does not pass electrons, the first electrode, the second electrode, and the third electrode. An oxygen container which has an electrode, the separator, and a sealed container for storing an electrolyte, and is generated from the first electrode by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode; the taken out of the sealed container at a state of being dissolved in the electrolyte, by oxidation reaction using the third electrode and the reducing reaction to a cathode of the second electrode and the anode, a gas of hydrogen generated from the second electrode State in removed from the sealed container.
In this configuration, hydrogen and oxygen taken out from the sealed container are stored in the hydrogen gas storage chamber and the oxygen gas storage chamber, respectively. The stored hydrogen and oxygen can be reconverted into electrical energy for use when the battery is discharged. In particular, oxygen generated in the positive electrode is dissolved in the electrolytic solution and completely separated from hydrogen, so that the safety of handling oxygen is improved.


Claims (15)

水酸化ニッケルを含む第1電極と、
水素吸蔵合金を含む第2電極と、
標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、
前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータとを有していて、
前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素ガスを貯蔵し、
前記第2電極をカソードとする酸化反応と前記第3電極をアノードとする還元反応により、前記第2電極から発生する水素ガスを貯蔵する第3電極を備えたリバーシブル燃料電池
A first electrode comprising nickel hydroxide;
A second electrode containing a hydrogen storage alloy;
A third electrode having a standard electrode potential smaller than the standard electrode potential of the first electrode and larger than the standard electrode potential of the second electrode;
A separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but does not allow electrons to pass;
Storing oxygen gas generated from the first electrode by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode;
A reversible fuel cell comprising a third electrode for storing hydrogen gas generated from the second electrode by an oxidation reaction using the second electrode as a cathode and a reduction reaction using the third electrode as an anode
前記水素ガスを前記第2電極に供給し、前記酸素ガスを前記第3電極に供給することにより発電を行う請求項1に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell having the third electrode according to claim 1, wherein power generation is performed by supplying the hydrogen gas to the second electrode and supplying the oxygen gas to the third electrode. 前記第3電極が二酸化マンガンを含んでいる請求項1または2のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to any one of claims 1 and 2 in which said 3rd electrode contains manganese dioxide. 前記第3電極が水酸化ニッケルを、更に、含んでいる請求項3に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to claim 3 in which said 3rd electrode further contains nickel hydroxide. 前記第3電極の電極容量が、前記第1電極および前記第2電極の電極容量よりも大きい請求項1〜4のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to any one of claims 1 to 4 whose electrode capacity of said 3rd electrode is larger than the electrode capacity of said 1st electrode and said 2nd electrode. 前記第1電極と前記第3電極と前記第2電極のそれぞれの間隔が5〜500μmである請求項1〜5のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to any one of claims 1 to 5 whose interval of said 1st electrode, said 3rd electrode, and said 2nd electrode is 5-500 micrometers. 前記第1電極と前記第2電極と前記第3電極と前記セパレータとを収納する密閉容器とを有していて、前記水素ガスと前記酸素ガスがそれぞれ前記密閉容器から取り出し可能になっている請求項1〜6のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   A sealed container that houses the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the separator, wherein the hydrogen gas and the oxygen gas can be taken out from the sealed container, respectively. The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode as described in any one of claim | item 1 -6. 水酸化ニッケルを含む第1電極と、
水素吸蔵合金を含む第2電極と、
標準電極電位が前記第1電極の標準電極電位より小さく、かつ、前記第2電極の標準電極電位よりも大きい第3電極と、
前記各電極の間に介在するイオンは通すが電子は通さないセパレータと、
前記第1電極と前記第2電極と前記第3電極と前記セパレータと電解液を収納する密閉容器とを有していて、
前記第1電極をアノードとする酸化反応と前記第3電極をカソードとする還元反応により、前記第1電極から発生する酸素を前記電解液に溶存させた状態で前記密閉容器から取出し、
前記第2電極をカソードとする酸化反応と前記第3電極をアノードとする還元反応により、前記第2電極から発生する水素をガス状態で前記密閉容器から取出す第3電極を備えたリバーシブル燃料電池
A first electrode comprising nickel hydroxide;
A second electrode containing a hydrogen storage alloy;
A third electrode having a standard electrode potential smaller than the standard electrode potential of the first electrode and larger than the standard electrode potential of the second electrode;
A separator that allows ions interposed between the electrodes to pass but not electrons;
The first electrode, the second electrode, the third electrode, the separator, and a sealed container for storing an electrolyte solution,
The oxygen generated from the first electrode is taken out from the sealed container in a state of being dissolved in the electrolytic solution by an oxidation reaction using the first electrode as an anode and a reduction reaction using the third electrode as a cathode.
A reversible fuel cell comprising a third electrode for taking out hydrogen generated from the second electrode in a gas state from the sealed container by an oxidation reaction using the second electrode as a cathode and a reduction reaction using the third electrode as an anode
前記第3電極が二酸化マンガンを含んでいる請求項8に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to claim 8 in which said 3rd electrode contains manganese dioxide. 前記第3電極が水酸化ニッケルを、更に、含んでいる請求項9に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to claim 9 in which said 3rd electrode further contains nickel hydroxide. 前記第3電極の電極容量が、前記第1電極および前記第2電極の電極容量よりも大きい請求項8〜10のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The reversible fuel cell provided with the 3rd electrode according to any one of claims 8 to 10 whose electrode capacity of said 3rd electrode is larger than the electrode capacity of said 1st electrode and said 2nd electrode. 前記密閉容器内の前記電解液がバッファータンクに流入可能になっていて、前記バッファータンクの圧力を減圧することにより、前記電解液から酸素ガスを前記バッファータンクから取り出し可能となっている請求項8〜11のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   9. The electrolytic solution in the sealed container can flow into a buffer tank, and oxygen gas can be taken out from the buffer tank from the electrolytic solution by reducing the pressure of the buffer tank. A reversible fuel cell comprising the third electrode according to any one of to 11. 前記バッファータンクには、前記電解液の濃度を調節する塩濃度調整装置が接続されていて、純水を注入することにより、前記電解液の塩濃度の調整が可能となっている請求項12に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The salt concentration adjusting device for adjusting the concentration of the electrolytic solution is connected to the buffer tank, and the salt concentration of the electrolytic solution can be adjusted by injecting pure water. Reversible fuel cell comprising the described third electrode 前記密閉容器には前記電解液の流入口と流出口が設けられていて、前記流出口から流出した前記電解液が前記バッファータンクを経由して、前記流入口に流入可能になっている請求項12または13のいずれか一項に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池   The closed container is provided with an inlet and an outlet for the electrolyte, and the electrolyte flowing out from the outlet can flow into the inlet via the buffer tank. A reversible fuel cell comprising the third electrode according to any one of 12 and 13 前記水素ガスを前記第2電極に供給し、前記バッファータンクから取り出された酸素ガスを前記第3電極に供給することにより発電を行う請求項12に記載の第3電極を備えたリバーシブル燃料電池

The reversible fuel cell having the third electrode according to claim 12, wherein power generation is performed by supplying the hydrogen gas to the second electrode and supplying the oxygen gas extracted from the buffer tank to the third electrode.

JP2015089223A 2015-04-24 2015-04-24 Reversible fuel cell with third electrode Active JP6060335B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015089223A JP6060335B2 (en) 2015-04-24 2015-04-24 Reversible fuel cell with third electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015089223A JP6060335B2 (en) 2015-04-24 2015-04-24 Reversible fuel cell with third electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016207535A true JP2016207535A (en) 2016-12-08
JP6060335B2 JP6060335B2 (en) 2017-01-18

Family

ID=57490419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015089223A Active JP6060335B2 (en) 2015-04-24 2015-04-24 Reversible fuel cell with third electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6060335B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017112036A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Fuel battery
CN111668434A (en) * 2019-03-08 2020-09-15 比亚迪股份有限公司 Battery module and vehicle with same
JP6856293B1 (en) * 2019-11-15 2021-04-07 株式会社堤水素研究所 Reversible fuel cell
JP2021099902A (en) * 2019-12-20 2021-07-01 株式会社堤水素研究所 Device for maintaining state-of-charge for fuel cell

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6288655B2 (en) * 2016-06-20 2018-03-07 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Reversible fuel cell storage battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010015783A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell storage battery, and battery module using the same
JP2010015729A (en) * 2008-07-01 2010-01-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Secondary battery, battery module, and their charging method
WO2013145468A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 国立大学法人 東京大学 Reversible fuel cell and reversible fuel cell system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010015729A (en) * 2008-07-01 2010-01-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Secondary battery, battery module, and their charging method
JP2010015783A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd Fuel cell storage battery, and battery module using the same
WO2013145468A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 国立大学法人 東京大学 Reversible fuel cell and reversible fuel cell system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017112036A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 エクセルギー・パワー・システムズ株式会社 Fuel battery
CN111668434A (en) * 2019-03-08 2020-09-15 比亚迪股份有限公司 Battery module and vehicle with same
JP6856293B1 (en) * 2019-11-15 2021-04-07 株式会社堤水素研究所 Reversible fuel cell
WO2021095243A1 (en) * 2019-11-15 2021-05-20 株式会社堤水素研究所 Reversible fuel cell
JP2021099902A (en) * 2019-12-20 2021-07-01 株式会社堤水素研究所 Device for maintaining state-of-charge for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP6060335B2 (en) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9905888B2 (en) Self-healing liquid/solid state battery
JP6089188B2 (en) Hydrogen production apparatus and hydrogen production method provided with third electrode
US10403930B2 (en) Electrochemical nanofluid or particle suspension energy conversion and storage device
JP6060335B2 (en) Reversible fuel cell with third electrode
US9590262B2 (en) Reversible fuel cell and reversible fuel cell system
CN107810292B (en) Hybrid battery and electrolytic cell
WO2014103943A1 (en) Zinc hybrid battery
JP5626872B2 (en) Hydrogen / air secondary battery
WO2012173091A1 (en) Reversible fuel cell, system for reversible fuel cell, reversible fuel cell module, and reversible fuel cell bank
US20130344401A1 (en) Metal/Air Battery with Electrochemical Oxygen Compression
JP6135024B1 (en) Fuel cell
JP6083083B2 (en) Reversible fuel cell using mixed electrodes
JP6288655B2 (en) Reversible fuel cell storage battery
JPWO2008015844A1 (en) Power generator
JP2016535408A (en) New flow battery and its use
US10153528B2 (en) Metal hydride-air (MH-AIR) battery for low cost storage applications
CN103069052A (en) Hydrogen production system
CN110661062B (en) Metal-water-air battery
JP5594744B2 (en) Reversible fuel cell
JP6856293B1 (en) Reversible fuel cell
JP2019022376A (en) Dc power feeding system
Arya et al. Nickel‐metal hydride (Ni‐MH) batteries
JP7168243B2 (en) DC power system
JP2012248529A (en) Hybrid hydrogen fuel cell
JP6589753B2 (en) Alkaline secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160512

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160512

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20160512

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20160607

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160722

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160818

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161018

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161027

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6060335

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250