JP2017016860A - Circulating magnesium power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウム電池を用いた発電機に関する。 The present invention relates to a generator using a magnesium battery.
マグネシウム電池は、正極活性物質として酸素と負極活性物質としてマグネシウムを用いて、電解液として食塩水を用いて発電を行うものであり、このマグネシウム電池は自然エネルギーを用いる電池であり電源として着目され始めている。
例えば特開2015-46312号や2012-15013号、特開2015-46368号、特開2014-192157号が存在する。
A magnesium battery uses oxygen as a positive electrode active material and magnesium as a negative electrode active material, and generates electric power using saline as an electrolyte. This magnesium battery is a battery that uses natural energy and has begun to attract attention as a power source. Yes.
For example, JP-A-2015-46312, 2012-15013, JP-A-2015-46368, and JP-A-2014-192157 exist.
しかし、従来のマグネシウム電池にマグネシウムイオンと水酸化物イオンが結合して金属マグネシウムの表面に被膜ができてしまうものであり、電力量が軽減して放電が止まってしまうものとなる。
従ってこれ等の従来のマグネシウム電池はどうしても1.2Vで1.5A乃至3A程度の電流しかえることができなかった。
However, a magnesium ion and a hydroxide ion are combined with a conventional magnesium battery to form a film on the surface of the metal magnesium, and the amount of electric power is reduced and the discharge is stopped.
Therefore, these conventional magnesium batteries could only obtain a current of about 1.5 A to 3 A at 1.2 V.
即ち短時間でマグネシウムが水酸化マグネシウムとなるものであり、大容量を用いても長時間もたないものである。
従って、マグネシウム電池を用いる場合には容量の大きい電源として用いることはできず、例えば携帯電話等の充電用等の極めて限られた用途などにしか用いることはできなかった。
That is, magnesium turns into magnesium hydroxide in a short time, and it does not last for a long time even when a large capacity is used.
Therefore, when a magnesium battery is used, it cannot be used as a power source having a large capacity, and can only be used for extremely limited purposes such as charging a mobile phone or the like.
従って、大電流を用いることのでき、かつ容量の大きい発電機の提供が望まれているものである。
このことは、水酸化マグネシウムとなる速度を抑えることによって、長時間もつことのできるマグネシウムを用いた発電機の開発が望まれるものである。
又、特に正極板の改良により、より長時間発電可能な発電機の開発が望まれているものである。
Therefore, it is desired to provide a generator capable of using a large current and having a large capacity.
For this reason, it is desired to develop a generator using magnesium that can last for a long time by suppressing the rate at which magnesium hydroxide is formed.
In particular, it is desired to develop a generator capable of generating power for a longer time by improving the positive electrode plate.
係るために請求項1記載の発明は、少なくとも電化性を有するカーボンと触媒からなる正極板と、少なくともマグネシウムとアルミニウムからなる負極板と、からなるセルを水槽内に入れ、該水槽内に塩水を循環させることにより構成した循環式マグネシウム発電機であり、係る発明により前記課題を解決できるものである。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, a cell composed of at least a positive electrode plate made of carbon and a catalyst and a negative electrode plate made of at least magnesium and aluminum is placed in a water tank, and salt water is placed in the water tank. A circulation type magnesium generator configured by circulation, and the invention can solve the above problems.
或いは、請求項2に掛かる発明は電化性を有するカーボンと二酸化マンガンとフッ素と触媒からなる正極板と、マグネシウムとアルミニウム、ケイ素、鉄、マンガンのAL合金マグネシウムからなる負極板と、からなるセルを水槽内に入れ、該水槽内に塩水を循環させることにより構成した循環式マグネシウム発電機であって、係る発明を用いてもよい。
Alternatively, the invention according to
更に請求項3に掛かる発明は、電化性を有するカーボンは微粒子化したカーボンを再成形して構成した循環式マグネシウム発電機であり、係る構成を有する発明でもよい。
特に、請求項4に掛かる発明のように正極板に用いる触媒は、バナジウム、金、銅、クロム、亜鉛、鉄、コバルト、ルテニウム、ニッケル、モリブデンのいずれか一以上よりなる循環式マグネシウム発電機が最適である。
Further, the invention according to
In particular, the catalyst used for the positive electrode plate as in the invention according to
これ等の場合、請求項5に係る発明のように、水槽内に入れたセルを連結すると共にそれぞれの水槽内に塩水を循環させるものであり、この連結したセルを直列に連結することにより構成した循環式マグネシウム発電機を用いることにより効果的に用いることができる。
In these cases, as in the invention according to
請求項1又は請求項2に係る発明により、安定的に発電できる発電機の提供ができ、少なくとも10Aの電流を得ることができるマグネシウム電池を用いた発電機を得られるものである。
従って例えば非常用電源として多種の機器に用いることのできる発電機を提供できることとなる。
The invention according to
Therefore, for example, a generator that can be used for various devices as an emergency power supply can be provided.
更に約72時間程度の耐久性のある発電機の提供ができるものである。 Furthermore, it is possible to provide a generator having a durability of about 72 hours.
特に請求項3又は請求項4に係る発明を用いることにより水酸化マグネシウム化の時間を遅らせることができ、長時間の発電を可能とするものである。
更に、請求項5に係る発明によればより容量の大きい発電機の提供を可能とするものである。
In particular, by using the invention according to
Furthermore, the invention according to
図1は、本発明のマグネシウム電池を用いた循環式マグネシウム発電機の一例を示す図であり、セル5を一の水槽4内に入れると共にこの水槽4同士を連結してタンク1から各水槽4内に塩水をパイプを通してポンプ2によって循環させているものであり、コントロールボックス3にて制御して作動させるものである。
従って各水槽4内の各セル5が塩水内に入れられることとなり、この水槽4内で塩水が循環する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a circulation type magnesium generator using a magnesium battery of the present invention. A
Therefore, each
それぞれのセル5は、負極材としてマグネシウム電極からなり、マグネシウムとアルミニウム、ケイ素、鉄、マンガンのAL合金マグネシウムからなる負極板51を用いる。
Each
もとより、この構成は一例であり、主としてマグネシウムを負極材として用いるものであればよい。 Of course, this configuration is only an example, and it is sufficient if magnesium is mainly used as the negative electrode material.
この負極材に対して正極材である正極板52は、カーボン、二酸化マンガン、フッ素、トルエン、触媒からなる正極板52を用いる。
この場合特にカーボン微粒子化した電化性のあるカーボンを用いるものである。
これは、微粒子化した電化性を有するカーボンを更に成形することにより水酸化マグネシウムの形成を送らせることを可能とするものである。
A
In this case, in particular, carbon having electric properties formed into carbon fine particles is used.
This makes it possible to send the formation of magnesium hydroxide by further forming finely divided carbon having electrification properties.
更にこの水酸化マグネシウム化を遅らせるものとして、カーボンに二酸化マンガン、フッ素、トルエンと触媒等からなる正極板52を用いる。
特に微粒子化して再成形することにより全体に適切に混合し、その効果を高めることができるものである。
Further, as a means for delaying the magnesium hydroxide formation, a
In particular, by finely refining and reshaping, the whole can be appropriately mixed and the effect can be enhanced.
触媒に関しては遷移元素を原則とする添加材である。
例えばバナジウム、金、銅、クロム、亜鉛、鉄、コバルト、ルテニウム、ニッケル、モリブデンが該当する。
従って少なくともこの中の一以上を触媒として用いるものである。
少なくとも、電化性のあるカーボンと触媒とを含み、二酸化マンガン、フッ素、トルエン等の必要に応じて有する正極板52を用いるものであれば足りる。
The catalyst is an additive based on transition elements.
For example, vanadium, gold, copper, chromium, zinc, iron, cobalt, ruthenium, nickel, and molybdenum are applicable.
Therefore, at least one of them is used as a catalyst.
It suffices to use at least a
更に、これらを用いて形成したセル5は塩水が循環して発電を行うものである。
例えば計12個の水槽4内にセル5を一つずつ入れて、これらの水槽4を塩水循環用のパイプで連結して塩水を各水槽内に循環させるものである。
この様に一つの循環システムとして一ユニットを構成し、更にこのユニットを複数又は多数のユニットを連設して一つの発電機を形成するものである。
Furthermore, the
For example, the
In this way, one unit is configured as one circulation system, and a plurality of units or a plurality of units are connected to form one generator.
これ等の各セル5はそれぞれ直列に連設して必要な容量の電流を供給するものである。
この場合例えば水槽4下部にタンク1を有し、水槽4上部から塩水をポンプ2を用いて注入し、更に下部のタンク1から循環した塩水をタンク1内に戻して各水槽4内を塩水が循環するシステムを用いるものであってもよい。
Each of these
In this case, for example, the
図2は、計12個の水槽にそれぞれセル5を入れたユニットを11個おき、コントロールボックス3とつないだ発電機の一例を示す図であり、この発電機を上部より視認した状態の一例を示す図である。
本図に示すように11のユニットの各12個の水槽4にそれぞれセルを入れた各機器を直列に連設して発電を行う発電機である。
係る構成をとることにより高アンペア出力を得られることとなり、長時間の発電を可能とするものである。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a generator in which 11 units each having a
As shown in the figure, the generator is configured to generate power by connecting in series each device having cells in 12
By taking such a configuration, a high amperage output can be obtained, and long-time power generation is possible.
図3は、この発電機を横方向即ちA方向から視認した状態の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a state in which the generator is viewed from the lateral direction, that is, the A direction.
図4は、セル5の一例を示す図である。ケース50内にAL合金マグネシウムからなる負極板51と、この両面方向にカーボンの正極板52を有し、更にその両側にカバー53を有する。
カバー53には多数の孔を有している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
The
正極板52は、ケースとカバーとによってペフを介して挟まれている。
この様に正極板52は、負極板51の両側方向でそれぞれケースとカバーとによって定置されているものであり、カバー53の孔によって外側方向は満遍なく塩水が接するものとなる。
The
In this manner, the
又、負極板51にはマイナスの負極集電板510を有しており、正極板52にはプラスの正極集電板520を有している。
この様なセル5は、水槽4内に入れられてこの水槽4内を塩水が循環して、セル5に満遍なく塩水が接するものとなる。
The
Such a
この水槽4内のセル5はその周囲を塩水で満たすものであり、更に塩水をポンプ2等を用いて循環させることによりセル5内部に電解液として塩水が循環し、この塩水と負極板51とにより発電するものである。
The
図5は、セル5の分解図を示す。
本図に示すようにセル5は、AL合金マグネシウムよりなる負極板51とその両側方向に位置している電位性カーボンを主とする正極板52を有しているものであり、正極板52には正極集電板520を有している。
又負極板51には負極集電板510を有しており、電解液中で発生した電流を茲に通すものである。
FIG. 5 shows an exploded view of the
As shown in this figure, the
Further, the
このAL合金マグネシウムの負極板51は、ケース50内に収納されており、ケースの両外側には電位性カーボンを主とする正極板52が、ペフ54を介してカバー53により定置されている。
This AL alloy magnesium
尚、カバー53は螺子530によってきっちりと装着しているものである。
このカバー53には水槽内の塩水がカバー53によって取り付けられている正極板52の外側にも塩水が満遍なく接するように孔が多数あけられている。
Note that the
The
この様に構成したセル5を水槽4内に入れた各水槽4を連設して各水槽4内に塩水を循環させるものである。
この様な構成をとることによって1.2Vのまま10Aの電流をすくなくとも72時間得られるものとなる。
Each
By adopting such a configuration, it is possible to obtain a current of 72 A for 72 hours even if the current of 10 A remains at 1.2V.
又セル5を多数直列に連設することにより容量を大きくすることができ、従来のように携帯電話等の充電用等の極めて限られた用途等に限ることなく他のより電流を必要する充電用に用いることができるものである。
特に少なくとも72時間発電できるものであり、非常用の電源のみならず多様な用途に用いることのできる発電機に用いることができるものである。
In addition, the capacity can be increased by connecting a number of
In particular, it can generate power for at least 72 hours, and can be used not only for an emergency power supply but also for a generator that can be used for various purposes.
正極は、電化性を有するカーボンと二酸化マンガンとフッ素とトルエンと触媒からなる正極板52を用いるものであって、正極板溶液に使っている有効面積として1228平方センチメートルを有する。
負極はマグネシウム電極で、マグネシウムとアルミニウム、ケイ素、鉄、マンガンのAL合金マグネシウムからなる負極板51を用いる。
The positive electrode uses a
The negative electrode is a magnesium electrode, and a
この負極板51は、厚さは6.5ミリメートルで溶液中の体積が約390立方センチメートルであり、溶液はNaCl水溶液10wt%であり、又セル容積は、約1880立方センチメートルとなる。
更に推定塩水量約1400ミリリットルであって、沈殿槽(タンク)は、底面5.5センチメートル×44センチメートル、高さ17センチメートルで、セル排出受け側から34センチメートルの高さに高さ14センチメートルの仕切りを有する。
The
Further, the estimated amount of salt water is about 1400 milliliters, and the sedimentation tank (tank) has a bottom surface of 5.5 cm × 44 cm, a height of 17 cm, and a height of 34 cm from the cell discharge receiving side. Has a 14 centimeter divider.
更に測定装置として電子負荷装置として菊水製PLZ164Wを用い、電圧データロガーとして日本シンテック製NSL-V12を用いた。 Furthermore, PLZ164W manufactured by Kikusui was used as an electronic load device as a measuring device, and NSL-V12 manufactured by Nippon Shintec was used as a voltage data logger.
まず、セル内に直接給水し、定電流負荷10Aを加え10秒毎の電圧を記録し、寿命を観察した。
電解液である溶液は、45分おきに30分間循環させた。
その結果、次の電流の負荷開始前後の電圧の変化を観測し、その変化を図6に示す。
First, water was supplied directly into the cell, a constant current load 10A was added, the voltage was recorded every 10 seconds, and the life was observed.
The solution as the electrolyte was circulated for 30 minutes every 45 minutes.
As a result, the voltage change before and after the start of the load of the next current was observed, and the change is shown in FIG.
図6に示すように予めセル内に塩水を注入し、マグネシウム板である負極板51を挿入したところ、安定的に2.09Vの負荷電圧を測定し、0秒の10A負荷開始と共に正常の1.2V程度の値を示した。
As shown in FIG. 6, when salt water was injected into the cell in advance and the
次に図7に電子負荷装置による負荷電流と電圧出力との関係を時間軸で示す。
本図に示す通り、約70時間を超えたあたりで電子負荷装置による10A負荷がかけられなくなった。
特に、74.8時間で急激な電圧低下がみられた。
Next, FIG. 7 shows the relationship between the load current and voltage output by the electronic load device on the time axis.
As shown in this figure, the 10 A load by the electronic load device can no longer be applied after about 70 hours.
In particular, a rapid voltage drop was observed at 74.8 hours.
尚、78時間で循環装置配管が沈殿物で詰まったため循環システムを停止している。
10A負荷は84時間可能であった。
In 78 hours, the circulation system was stopped because the circulation system piping was clogged with sediment.
A 10 A load was possible for 84 hours.
図8は、電圧データロガーで記録した10A負荷時の電圧変化を示した図である。
電圧負荷装置では接続線の抵抗による電圧低下が生じるためこちらの方がより正確な電圧を示すものと考えられる。
FIG. 8 is a diagram showing a voltage change at 10 A load recorded by the voltage data logger.
In the voltage load device, the voltage drop due to the resistance of the connection line occurs, so this is considered to indicate a more accurate voltage.
1 タンク
2 ポンプ
3 コントロールボックス
4 水槽
5 セル
51 負極板
510 負極集電板
52 正極板
520 正極集電板
53 カバー
530 螺子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
少なくともマグネシウムとアルミニウムからなる負極板51と、からなるセル5を水槽4内に入れ、
該水槽4内に塩水を循環させることにより構成したことを特徴とする循環式マグネシウム発電機。 A positive electrode plate 52 made of at least electrified carbon and a catalyst;
A cell 5 comprising at least a negative electrode plate 51 made of magnesium and aluminum is placed in the water tank 4,
A circulating magnesium generator characterized in that salt water is circulated in the water tank 4.
マグネシウムとアルミニウム、ケイ素、鉄、マンガンのAL合金マグネシウムからなる負極板51と、からなるセル5を水槽4内に入れ、
該水槽4内に塩水を循環させることにより構成したことを特徴とする請求項1記載の循環式マグネシウム発電機。 A positive electrode plate 52 composed of carbon, manganese dioxide, fluorine, and a catalyst having electrification;
A cell 5 composed of magnesium and an aluminum alloy plate of magnesium, aluminum, silicon, iron, and manganese, and a negative electrode plate 51 is placed in the water tank 4.
The circulating magnesium generator according to claim 1, wherein salt water is circulated in the water tank 4.
この連結したセル5を直列に連結することにより構成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の循環式マグネシウム発電機。 The cell 5 put in the water tank 4 is connected and the salt water is circulated in each water tank 4,
The circulating magnesium generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the connected cells 5 are connected in series.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015131673A JP2017016860A (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Circulating magnesium power generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015131673A JP2017016860A (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Circulating magnesium power generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017016860A true JP2017016860A (en) | 2017-01-19 |
Family
ID=57831359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2015131673A Pending JP2017016860A (en) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Circulating magnesium power generator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2017016860A (en) |
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2015
- 2015-06-30 JP JP2015131673A patent/JP2017016860A/en active Pending
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