JP2018022680A - Magnesium battery and power generation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中の水分(地中湿度)を利用し従来のマグネシウム電池に比較して格段に長期間(数年から数十年)の発電を実現し、即ち、長期間の電池利用を可能としたマグネシウム電池及びその発電方法に関する。 The present invention realizes power generation for a much longer time (several years to several tens of years) than conventional magnesium batteries by utilizing underground moisture (subsurface humidity). The present invention relates to a magnesium battery and a power generation method thereof.
従来のマグネシウム電池は電極間の電位発生に電解質を含む電解液を利用して実用化に対応しており、電解液注入後の発電の持続時間は化学反応上、年単位の長期間持続利用は困難であった。つまり、電解質を含む電解液を使用する従来のマグネシウム電池は高い起電力を有するものの、その発電の期間は2週間から長くても1ヶ月程度しか持続しないという問題があった(特許文献1〜6)。 Conventional magnesium batteries are compatible with practical use by using an electrolyte containing an electrolyte to generate potential between electrodes, and the duration of power generation after electrolyte injection is long-term, yearly due to chemical reactions. It was difficult. That is, although the conventional magnesium battery using the electrolyte solution containing electrolyte has a high electromotive force, there is a problem that the power generation period lasts only about one month even if it is long from two weeks (Patent Documents 1 to 6). ).
本発明者は、上記した従来技術の問題点に鑑み、マグネシウム電池における発電の持続時間の長期化(数年から数十年)を図るべく研究を続けた結果、地中に無限に存在する水分(地中湿度)を利用することに着眼し、電解質を含む電解液を使用しないことにより、従来のマグネシウム電池に比較して格段に長期間(数年から数十年)の発電を実現し、即ち、長期間のマグネシウム電池の電池利用を実現して本発明を完成したものである。 In light of the above-described problems of the prior art, the inventor has continued research to increase the duration of power generation in magnesium batteries (several years to several decades), and as a result, moisture present infinitely in the ground. Focusing on the use of (underground humidity), by not using an electrolyte containing an electrolyte, power generation for a much longer time (several years to several decades) compared to conventional magnesium batteries, That is, the present invention has been completed by realizing long-term use of a magnesium battery.
本発明は、イオン化傾向の異なる電極板2種類(例えば、負極板としてマグネシウム合金板と正極板としてステンレス鋼板等)を吸水クロスに挟んで相対向せしめてマグネシウム電池の1セルを構成し、通気性を有する壁を備えたプラスチック容器内に少なくとも1個のマグネシウム電池セルを有するマグネシウム電池本体を密閉状態で収納し、このマグネシウム電池本体を内蔵したプラスチック容器からなるマグネシウム電池を地中に埋設し、上記通気性を有する壁からプラスチック容器に浸入する地中の水分(地中湿度)を吸水クロスで保持することで電圧と電流を確保し長期間に亘る発電を得られるようにしたマグネシウム電池及びその発電方法を提供することを目的とするものである。 In the present invention, two types of electrode plates having different ionization tendencies (for example, a magnesium alloy plate as a negative electrode plate and a stainless steel plate as a positive electrode plate) are sandwiched between water-absorbing cloths to constitute a single cell of a magnesium battery, and air permeability A magnesium battery main body having at least one magnesium battery cell is hermetically stored in a plastic container having a wall having a wall, and a magnesium battery made of a plastic container having the magnesium battery main body embedded therein is embedded in the ground. Magnesium battery and its power generation that secures voltage and current by holding moisture in the ground (underground humidity) entering the plastic container from the wall with air permeability with a water absorption cloth and can obtain power generation over a long period of time It is intended to provide a method.
上記課題を解決するために、本発明は、イオン化傾向の異なる2つの電極板(例えば、負極板としてマグネシウム合金板と正極板としてステンレス鋼板等)の間に吸水クロスを設置し、上記対峙する2枚の電極板とその間に設置された吸水クロスとからなる構成を1個のマグネシウム電池セルとし、少なくとも1個のマグネシウム電池セルからマグネシウム電池本体を構成し、通気性を有する壁を備えたプラスチック容器内にマグネシウム電池本体を収納し、上記通気性を有する壁から浸入する地中の水分(地中湿度)を吸水クロスで保持することによって長期間に亘って持続する電子の流れを得ることを可能としたものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a water absorbing cloth between two electrode plates having different ionization tendencies (for example, a magnesium alloy plate as a negative electrode plate and a stainless steel plate as a positive electrode plate), and confront the above 2 A plastic container having a structure composed of a plurality of electrode plates and a water-absorbing cloth disposed between them and forming a magnesium battery main body from at least one magnesium battery cell and having a breathable wall It is possible to obtain a flow of electrons that lasts for a long period of time by storing the magnesium battery body inside and retaining the moisture (underground humidity) that penetrates from the air-permeable wall with a water absorption cloth. It is what.
本願請求項1記載の長期間発電可能なマグネシウム電池は、正極板と当該正極板に相対向して設置されたマグネシウムからなる負極板と前記正極板と前記負極板の間に設けられた吸水クロスとを備えたマグネシウム電池セルを少なくとも1個有するマグネシウム電池本体と、通気性を有する壁を備えかつ前記マグネシウム電池本体を密閉状態で収納するプラスチック容器とを含むマグネシウム電池であって、前記マグネシウム電池本体を密閉状態で収納した前記プラスチック容器からなるマグネシウム電池を地中に埋設し、前記通気性を有する壁を介して前記プラスチック容器内に浸入する地中からの水分を前記吸水クロスに吸水させ、地中からの水分供給だけで発電することを特徴とする。 The magnesium battery capable of generating electricity for a long time according to claim 1 of the present application comprises: a positive electrode plate; a negative electrode plate made of magnesium disposed opposite to the positive electrode plate; and a water absorbent cloth provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate. A magnesium battery comprising: a magnesium battery main body having at least one magnesium battery cell, and a plastic container having a breathable wall and containing the magnesium battery main body in a sealed state, wherein the magnesium battery main body is sealed A magnesium battery consisting of the plastic container stored in a state is buried in the ground, and moisture from the ground entering the plastic container through the air-permeable wall is absorbed by the water absorption cloth, and from the ground It is characterized by generating electricity only by supplying water.
マグネシウムからなる負極板としてはマグネシウム合金板(例えば、Mg96%、Al3%、Zn1%からなる合金板)が好適に用いられる。通気性を有する壁を備えたプラスチック容器としては、プラスチック壁が通気性を有するものとして製造されているか又は製造後に微細な通気口を壁に開穿したもののいずれでも使用可能であるが、地中埋設中に地中からの水分(湿気)がプラスチック容器内に浸入可能な壁構造であることが必要である。 As the negative electrode plate made of magnesium, a magnesium alloy plate (for example, an alloy plate made of 96% Mg, 3% Al, 1% Zn) is preferably used. As a plastic container provided with a wall having air permeability, either a plastic wall manufactured as having air permeability or one having a fine ventilation hole opened in the wall after manufacture can be used. It is necessary to have a wall structure that allows moisture (humidity) from the ground to enter the plastic container during embedding.
本願請求項2記載のマグネシウム電池は、請求項1記載のマグネシウム電池において、通気性を有する壁を備えたプラスチック容器に複数個の前記マグネシウム電池セルからなるマグネシウム電池本体を密閉状態で収納した場合に、各マグネシウム電池セルの電気干渉を防ぐ為、隣接するマグネシウム電池セル同士の間に仕切り用プラスチック板を設けたことを特徴とする。 The magnesium battery according to claim 2 of the present application is the magnesium battery according to claim 1, wherein the magnesium battery main body composed of a plurality of the magnesium battery cells is stored in a sealed state in a plastic container having a breathable wall. In order to prevent electrical interference between the magnesium battery cells, a partition plastic plate is provided between adjacent magnesium battery cells.
本願請求項3記載のマグネシウム電池の発電方法は、正極板と当該正極板に相対向して設置されたマグネシウムからなる負極板と前記正極板と前記負極板の間に設けられた吸水クロスとを備えたマグネシウム電池セルを少なくとも1個有するマグネシウム電池本体を通気性を有する壁を備えたプラスチック容器に密閉状態で収納し、前記マグネシウム電池本体を密閉状態で収納した前記プラスチック容器からなるマグネシウム電池を地中に埋設し、前記通気性を有する壁を介して前記プラスチック容器内に浸入する地中からの水分を前記吸水クロスに吸水させ、地中からの水分供給だけで発電させるようにしたことを特徴とする。 A power generation method for a magnesium battery according to claim 3 of the present invention includes a positive electrode plate, a negative electrode plate made of magnesium and disposed opposite to the positive electrode plate, and a water absorbing cloth provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate. A magnesium battery main body having at least one magnesium battery cell is sealed in a plastic container having a breathable wall, and the magnesium battery including the plastic container in which the magnesium battery main body is sealed is stored in the ground. It is embedded, and moisture from the ground entering the plastic container through the air-permeable wall is absorbed by the water absorption cloth, and power is generated only by supplying moisture from the ground. .
本発明のマグネシウム電池の好ましい態様は、複数個のマグネシウム電池セルからなるマグネシウム電池本体をプラスチック容器に収納してマグネシウム電池を構成することである。そのプフスチック収納容器には通気性を有する壁を備えた容器を用いて、水分が安定している地中より地中水分(地中湿度)の安定的な供給を継続的に受けることを実現したものである。 A preferred embodiment of the magnesium battery of the present invention is to constitute a magnesium battery by housing a magnesium battery body composed of a plurality of magnesium battery cells in a plastic container. By using a container with a breathable wall for its plastic storage container, we have been able to continuously receive a stable supply of underground moisture (underground humidity) from the underground where moisture is stable. Is.
本発明においては、従来のマグネシウム電池においては技術常識として使用されていた電解質を含む電解液の代わりに地中水分(地中湿度)を利用し電極金属板の溶解速度を遅らせて年単位(数年又は数十年)の長期間の持続発電を可能としたものである。 In the present invention, instead of the electrolytic solution containing the electrolyte that has been used as technical common sense in the conventional magnesium battery, the ground metal moisture (ground humidity) is used to delay the dissolution rate of the electrode metal plate in units of years. This enables long-term sustainable power generation for a year or several decades.
上記したように、マグネシウム電池セルとマグネシウム電池セルの重ね接続部に非電導板(プラスチック板)等を用いて個々のマグネシウム電池セルの電気的干渉を防ぎ1個のマグネシウム電池セルの電気的独立性を確立し、各マグネシウム電池セルごとに正極及び負極からそれぞれリード線で電力を導引し、又各マグネシウム電池セルを渡り配線を用いる方法で複数のマグネシウム電池セルからなるマグネシウム電池本体をプラスチック容器内に効率よく収納することが可能となる。前記吸水クロスに保持される水分量としては、吸水クロスの重量に対して50重量%〜100重量%程度とするのが好適である。 As described above, a non-conductive plate (plastic plate) or the like is used at the overlapping connection portion between the magnesium battery cells and the magnesium battery cells to prevent electrical interference between the individual magnesium battery cells, and the electrical independence of one magnesium battery cell. The magnesium battery main body consisting of a plurality of magnesium battery cells is placed in a plastic container by using a lead wire for each magnesium battery cell to lead power from the positive electrode and the negative electrode, respectively. Can be efficiently stored. The amount of water retained in the water absorbent cloth is preferably about 50% by weight to 100% by weight with respect to the weight of the water absorbent cloth.
また、上記したように、複数のマグネシウム電池セルで構成されたマグネシウム電池本体が、プラスチック収納容器内に水分を利用する吸水クロスを介して正極板と負極板が対峙した状態で構成されており、プラスチック容器内には空間が存在するような構造の為、同時に複数のマグネシウム電池本体を設置することが可能である。 In addition, as described above, the magnesium battery body composed of a plurality of magnesium battery cells is configured in a state where the positive electrode plate and the negative electrode plate are opposed to each other through a water absorption cloth using moisture in the plastic storage container, Due to the structure in which a space exists in the plastic container, it is possible to install a plurality of magnesium battery bodies at the same time.
1個のマグネシウム電池セルでの電圧が、正極にステンレス鋼板、負極にマグネシウム合金板を用いる構成では約直流1Vが得られることは周知事項である。マグネシウム電池セルからのリード線等で電力を抽出することで、例えば10個のマグネシウム電池セルをプラスチック容器内に設置した場合は電圧が1Vから10Vまで直列及び並列の結線で任意に得られるように構成することができる。又、電流値は表面積に比例して増加するので、マグネシウム電池セルを構成する電極板の表面積の増加で対応できる。 It is a well-known matter that a voltage of one magnesium battery cell is about DC 1V in a configuration in which a stainless steel plate is used for the positive electrode and a magnesium alloy plate is used for the negative electrode. By extracting power with lead wires from magnesium battery cells, for example, when 10 magnesium battery cells are installed in a plastic container, the voltage can be arbitrarily obtained from 1V to 10V in series and parallel connection Can be configured. Further, since the current value increases in proportion to the surface area, it can be dealt with by increasing the surface area of the electrode plate constituting the magnesium battery cell.
プラスチック容器内には複数個のマグネシウム電池セルからなるマグネシウム電池本体を設置した構成とした場合には、複数個のマグネシウム電池セル同士の絶縁体として空気層が常に存在するように構成し地中湿度(地中水分)以外の過剰な溶液等の混入を防ぐことにより、マグネシウム電池本体の集電持続性を維持することが可能となる。 When a magnesium battery body consisting of a plurality of magnesium battery cells is installed in a plastic container, it is configured so that an air layer is always present as an insulator between the plurality of magnesium battery cells. By preventing the mixing of an excessive solution other than (ground water), it is possible to maintain the current collection sustainability of the magnesium battery body.
マグネシウム電池本体を収納したプラスチック容器からなる構成とされる本発明のマグネシウム電池は、地中に全部を埋設し、プラスチック容器の通気性を有する壁を介してプラスチック容器内に浸入する地中からの水分(湿度)を吸水クロスに吸水させることによりマグネシウム電池本体は地中からの水分供給だけで発電し、地中の水分は無限であり、地中からの水分供給は永続的であるので、本発明のマグネシウム電池においては長期間の持続発電が可能となるものである。 The magnesium battery of the present invention, which is composed of a plastic container containing a magnesium battery main body, is embedded from the ground and buried entirely in the ground and enters the plastic container through the air-permeable wall of the plastic container. By absorbing moisture (humidity) into the water absorption cloth, the magnesium battery body generates electricity only by supplying moisture from the ground, the moisture in the ground is infinite, and the moisture supply from the ground is permanent. The magnesium battery of the invention enables long-term sustained power generation.
又、マグネシウム電池本体を内蔵するプラスチック容器からなる構成とされる本発明のマグネシウム電池の埋設は、複数の同じマグネシウム電池本体を内蔵するプラスチック容器として構成されるマグネシウム電池を同時埋設しても各プラスチック容器内部の空気で電気干渉を受けずに必要な電力加算が可能になる利点がある。 Further, the embedment of the magnesium battery of the present invention, which is composed of a plastic container containing a magnesium battery main body, can be made even if a magnesium battery configured as a plastic container containing a plurality of the same magnesium battery main bodies is buried at the same time. There is an advantage that necessary electric power can be added without receiving electric interference with the air inside the container.
地中の水分は外気温度に影響されることなく一定性があり、草や樹木が育つ場所では特に地表面下20cmから30cmでは本発明のマグネシウム電池の発電に十分な条件を満たす80%以上の水分が常時存在している。そのため、地中に埋設した通気性プラスチック容器内は水分(湿度)が安定して存在し当該プラスチック容器内の吸水クロスも安定した保水機能を維持することができる。前述したように、吸水クロスに保持される水分量としては、吸水クロスの重量に対して50重量%〜100重量%程度が好適であるが、地中においては上記の吸水クロスによる吸水水分量が人為的作業を加えることなく自然状態で維持されるという大きな利点が存在するものである。又、プラスチック容器を地中に埋設した場合には地表面冠水時でもプラスチック容器及び内蔵された各マグネシウム電池セルからなるマグネシウム電池本体に影響が及ばないという利点がある。 The moisture in the ground is constant without being affected by the outside air temperature, and is more than 80% that satisfies the conditions sufficient for power generation of the magnesium battery of the present invention, particularly in the place where grass and trees grow, especially 20-30 cm below the ground surface. Moisture is always present. Therefore, moisture (humidity) is stably present in the breathable plastic container buried in the ground, and the water absorption cloth in the plastic container can maintain a stable water retaining function. As described above, the amount of water retained in the water-absorbing cloth is preferably about 50% to 100% by weight with respect to the weight of the water-absorbing cloth. There is a great advantage that it is maintained in a natural state without any human work. Further, when the plastic container is buried in the ground, there is an advantage that the magnesium battery body composed of the plastic container and each of the built-in magnesium battery cells is not affected even when the ground surface is submerged.
本発明のマグネシウム電池の初期設置使用の際に強制的に吸水クロスを加水(飲料水PH6〜7.5使用)して発電させ、以後は地中の水分より湿度を得、吸水クロスの水分保持が可能になり長期間のマグネシウム電池を作動することも可能となり、又地中の水分(湿度)利用によるプラスチック容器による埋設の為、土壌中の水分(湿度)による金属腐食を受けず長期間のマグネシウム電池の利用が可能になった。尚、吸水クロスの保水性は本発明のマグネシウム電池では、初期強制での加湿時から1ヵ月程度の持続がありその間に地中水分を利用した発電が始まる特徴があり、その期間内の埋設で以後メンテナス不要な発電が得られる。又、強制加湿をしない時でも時間経過による地中からの水分(湿度)吸収で発電が得られる。吸水クロスの水分保水力は本発明のマグネシウム電池のように電極板間の挟む状態での使用で、最初に100%の保水状態で室内使用すると約1ヵ月の保水性があり発電も可能であるが、そのまま室内放置しておくと、それ以後は吸水クロスの保水状態が低下したままで発電も不能となる。なお、本発明のマグネシウム電池を地中に埋設した状態では吸水クロスの保水性は半永久的に持続可能である。 In the initial installation use of the magnesium battery of the present invention, the water absorption cloth is forcibly hydrolyzed (using drinking water PH 6 to 7.5) to generate power, and thereafter, the humidity is obtained from the moisture in the ground, and the water retention of the water absorption cloth is maintained. It becomes possible to operate a long-term magnesium battery, and because it is buried in a plastic container by using the moisture (humidity) in the ground, it does not suffer from metal corrosion due to moisture (humidity) in the soil. Magnesium batteries can be used. In the magnesium battery of the present invention, the water retention capacity of the water absorption cloth has a feature that it lasts for about one month from the initial humidification, during which power generation using ground moisture begins, and it is embedded within that period. From then on, maintenance-free power generation is obtained. Moreover, even when forced humidification is not performed, power generation can be obtained by absorbing moisture (humidity) from the ground over time. The moisture retention capacity of the water absorption cloth is used when sandwiched between the electrode plates as in the case of the magnesium battery of the present invention. When the indoor use is initially performed with 100% moisture retention, water retention is possible for about one month and power generation is possible. However, if it is left in the room as it is, power generation becomes impossible while the water retention state of the water absorption cloth is lowered thereafter. In addition, in the state which embed | buried the magnesium battery of this invention in the ground, the water retention of a water absorption cloth can be maintained semipermanently.
本発明のマグネシウム電池は、長期間の発電が可能であり、長期間利用可能な電力を供給でき、地上の温度や湿度の影響を受けず、トンネル内部や地下道及び降雪地域等で使用する場合でも停電しないという利点がある。又、本発明のマグネシウム電池は、地中の湿度(水分)を利用できる場所であれば設置が可能なため長期間にわたりメンテナンス不要であるという有利さがある。さらに、本発明のマグネシウム電池は、電源供給の際の架空送電線や埋設送電線や日照等の制約がなくなり場所設置が多様化できるという大きな効果を奏することができる。本発明のマグネシウム電池は、主にLEDを点灯するために有効に使用できるが、その他の電子機器の充電を行うための電源供給源として使用することも可能である。 The magnesium battery of the present invention can generate power for a long period of time, can supply power that can be used for a long period of time, is not affected by temperature and humidity on the ground, and is used even in tunnels, underpasses, and snowfall areas. There is an advantage that no power failure occurs. In addition, the magnesium battery of the present invention has the advantage that maintenance is unnecessary for a long time because it can be installed in a place where the humidity (moisture) in the ground can be used. Furthermore, the magnesium battery of the present invention can have a great effect that the installation of the place can be diversified by eliminating the restrictions such as the overhead power transmission line, the buried power transmission line, and the sunshine when power is supplied. The magnesium battery of the present invention can be effectively used mainly for lighting LEDs, but can also be used as a power supply source for charging other electronic devices.
本発明のマグネシウム電池の使用においては、緊急時対応等の場合における短期間での使用の際には各マグネシウム電池セルの吸水クロスにレモン水やスポーツ飲料等を追加的に加えることで電流の増加も可能になり多様な使用目的に転用することも可能である。 In the use of the magnesium battery of the present invention, when using in a short period of time in the case of emergency response etc., the current increases by adding lemon water or sports drink etc. to the water absorption cloth of each magnesium battery cell additionally It becomes possible and can be diverted to various uses.
以下、本発明の一つの実施の形態を添付図面に基づいて説明する、これらの説明は例示的に示すもので、限定的に解釈すべきものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. The description is illustrative and should not be construed as limiting.
図1は、本発明のマグネシウム電池30(図3)におけるマグネシウム電池セル10の構成例の一つの実施の形態を示す断面説明図である。符号10は本発明のマグネシウム電池30を構成するマグネシウム電池セルであり、当該マグネシウム電池セル10は、正極板11と、当該正極板11に相対向して設置されたマグネシウムからなる負極板12と、前記正極板11と前記負極板12の間に設けられた吸水クロス13と、を備えている。前記正極板11としてはステンレス鋼板等が好適に用いられ、前記負極板12としてマグネシウム合金板等が好適に用いられる。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing one embodiment of a configuration example of the
前記正極板11の上端縁部には正極リード線1aが取付けられ、前記負極板12の上端縁部には負極リード線1bが取付けられている。前記吸水クロス13は超極細繊維クロス等で汎用されているプラスチック繊維製吸水クロス又はPVA樹脂製吸水クロス等が好適に用いられる。又吸水クロス13の長さ方向のサイズは正極板11及び負極板12の長さ方向のサイズより小さく形成されており、図1に示したように、前記正極板11及び負極板12の上端縁部に対して、前記吸水クロス13の上端縁部が距離dだけ下方に変位しているように当該吸水クロス13を設置するのが好ましい。
A
例えば、前記正極板11及び前記負極板12の長さが10cmの場合には上記距離dは3cm程度とするのが好ましい。このように吸水クロス13の上端縁部を下方に変位させるのが好適であるのは、前記正極リード線1a及び負極リード線1bと接続しているマグネシウム電池セル10の上端縁接続部の腐食等の発生を防ぐのに効果的であるからである。
For example, when the length of the positive electrode plate 11 and the
図2は、本発明のマグネシウム電池30(図3)におけるマグネシウム電池本体20の構成例の一つの実施の形態、即ち4個のマグネシウム電池セル10によってマグネシウム電池本体20を構成し約4V電圧の発電を行なわせる場合を示す断面説明図である。4個のマグネシウム電池セル10を重ね接続してマグネシウム電池本体20を構成したものである。図2において、符号14はプラスチック板(非電導性)で、各マグネシウム電池セル10相互間の電気干渉を防止するために各マグネシウム電池セル10の間に設けたものである。
FIG. 2 shows an embodiment of a configuration example of the magnesium battery main body 20 in the magnesium battery 30 (FIG. 3) of the present invention, that is, the magnesium battery main body 20 is constituted by four
又、符号lcは電圧加算の渡り線で、隣接する各マグネシウム電池セル10の正極板11及び負極板12の上端縁部を互いに電気的に接続ものである。図2に示したような複数個のマグネシウム電池セル10によってマグネシウム電池本体20を構成する場合には、前記した正極リード線1a及び負極リード線1bは最外側に位置するマグネシウム電池セル10に取り付けられる。図2においては、正極リード線1aは左外側に位置するマグネシウム電池セル10Aの正極板11aの上端部に取り付けられ、負極リード線1bは右外側に位置するマグネシウム電池セル10Bの負極板12bの上端部に取り付けられている。
Reference numeral lc is a crossover for voltage addition, and electrically connects the upper edge portions of the positive electrode plate 11 and the
図3は、図2に示したマグネシウム電池本体20をプラスチック容器21に収納してマグネシウム電池30とした場合の構成例の一つの実施の形態を示す断面説明図である。図2で示した直流約4Vのマグネシウム電池本体20を通気性を有する壁を備えたプラスチック容器21に収納し、土壌Sに埋設した。地表GLより20cm以下にプラスチック容器21を埋設すれば、樹木の存在する土壌Sでは本発明のマグネシウム電池30に地中湿度(地中水分)の供給が可能であり、吸水クロス13の保水力が安定し、マグネシウム電池30は安定した発電を行うことが可能となる。上記通気性を有する壁を備えたプラスチック容器としては、プラスチック壁が通気性を有するものとして製造されているか又はプラスチック壁に微細な通気口を形成したもののいずれでも使用可能であるが、地中埋設中に地中からの水分(湿気)がプラスチック容器21内に浸入可能な壁構造であることが必要である。なお、前記吸水クロス13に保持される水分量が吸水クロスの重量に対して50重量%〜100重量%程度に維持されるのが好適である。
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing one embodiment of a configuration example in which the magnesium battery main body 20 shown in FIG. 2 is housed in a plastic container 21 to form a magnesium battery 30. The magnesium battery main body 20 having a direct current of about 4 V shown in FIG. 2 was housed in a plastic container 21 having an air-permeable wall and embedded in the soil S. If the plastic container 21 is buried 20 cm or less from the ground surface GL, the soil S in which trees are present can supply underground humidity (water in the ground) to the magnesium battery 30 of the present invention, and the water retention capacity of the
図4は、本発明のマグネシウム電池30において、2個のマグネシウム電池本体20をプラスチック容器21内に収納した場合の構成例の一つの実施の形態を示す断面説明図であり、図2に示したマグネシウム電池本体20を上下に格納し結線により電流値を増加した態様を示している。 FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view showing one embodiment of a configuration example in the case where two magnesium battery main bodies 20 are stored in a plastic container 21 in the magnesium battery 30 of the present invention, which is shown in FIG. The mode which stored the magnesium battery main body 20 up and down and increased the electric current value by the connection is shown.
図4において、2個のマグネシウム電池本体20(直流約4V)は上下2段に分けた状態でプラスチック容器21内に収納されるので、当該プラスチック容器21は直方体形状である。図4において、符号31はプラスチック容器21の内部を上下2室21A、21Bに区分するプラスチック仕切り板である。プラスチック容器21の上段室21Aには第1のマグネシウム電池本体20Aが収納され、下段室21Bには第2のマグネシウム電池本体20Bが収納される。 In FIG. 4, since two magnesium battery main bodies 20 (DC about 4V) are stored in a plastic container 21 in a state of being divided into upper and lower stages, the plastic container 21 has a rectangular parallelepiped shape. In FIG. 4, the code | symbol 31 is a plastic partition plate which divides the inside of the plastic container 21 into upper and lower two chambers 21A and 21B. A first magnesium battery body 20A is accommodated in the upper chamber 21A of the plastic container 21, and a second magnesium battery body 20B is accommodated in the lower chamber 21B.
複数個のマグネシウム電池本体20をプラスチック容器21内に収納した場合には各マグネシウム電池本体20を結線により電気的に接続することで、最終製品としてのマグネシウム電池30として使用することができる。 When a plurality of magnesium battery main bodies 20 are accommodated in the plastic container 21, each magnesium battery main body 20 can be used as a magnesium battery 30 as a final product by being electrically connected by connection.
図4の図示例では、マグネシウム電池本体20Aの正極リード線1aにマグネシウム電池本体20Bの正極リード線1aを並列接続してマルチ正極リード線1a2とし、マグネシウム電池本体20Aの負極リード線1bにマグネシウム電池本体20Bの負極リード線1bを並列接続してマルチ負極リード線1b2とした例を図示してある。
In the illustrated example of FIG. 4, the positive
以下に本発明のマグネシウム電池の実施例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。 Examples of the magnesium battery of the present invention will be described below in detail, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1:図1のマグネシウム電池セルの作製例
それぞれの同サイズの正極板11(株式会社東京マグネシウム製ステンレス(SUS430)鋼板、幅3cm×長さ10cm×厚さ1mm)、負極板12(株式会社東京マグネシウム製マグネシウム合金板、幅3cm×長さ10cm×厚さ1mm、Mg96%、Al3%、Zn1%の合金)を吸水クロス13(レック株式会社製吸水クロス、幅3cm×長さ7cm厚さ3mm程度、レーヨン85%、ポリエステル10%、ポリエチレン5%)を介して相対向せしめることによって図1に示したマグネシウム電池セル10を作製した。上記吸水クロスが保水(保湿)することによって電子イオンの移動が可能になり、約1Vの電圧を得られた。
Example 1: Production Example of Magnesium Battery Cell in FIG. 1 Each of the same size positive electrode plate 11 (Tokyo Magnesium stainless steel (SUS430) steel plate, width 3 cm ×
吸水クロスの厚みは保水時約1.5mm程度が最適である。保水(保湿)用の水としては地中に埋設した場合は地中の水分(湿度)を利用するが、発電実験においては、水道水(飲料水)を使用すればよく、いずれの場合であっても、地中水分又は水道水(飲料水)を使用する限り、正極板及び負極板を構成する金属板が劣化する恐れはない。又、負極板及び正極板のサイズは本発明のマグネシウム電池の負荷機器により適宜変動させて対応可能である。又、吸水クロス(市販の吸水クロスが使用可能)の保水力は高く本発明での使用最適水分90%を保てる。 The thickness of the water absorption cloth is optimally about 1.5 mm at the time of water retention. When buried in the ground as underground water (humidity), underground water (humidity) is used, but in power generation experiments, tap water (drinking water) may be used. However, as long as underground water or tap water (drinking water) is used, there is no fear that the metal plates constituting the positive electrode plate and the negative electrode plate will deteriorate. The sizes of the negative electrode plate and the positive electrode plate can be appropriately changed depending on the load device of the magnesium battery of the present invention. In addition, the water-absorbing cloth (a commercially available water-absorbing cloth can be used) has a high water holding capacity, and can maintain 90% of the optimum moisture content in the present invention.
実施例2:図2のマグネシウム電池本体の作製例
図1に示したマグネシウム電池セルの4個を重ねて実用化に対応したもので、マグネシウム電池セル4個の直列接続では約4Vの電圧が得られることを確認した。なお、図2に示したように、重ね接続部には非電導板14(プラスチック製及びプラスチック製テープも可)を設けて、各マグネシウム電池セル間の電気干渉を防いだ。
Example 2: Production Example of Magnesium Battery Main Body of FIG. 2 Four magnesium battery cells shown in FIG. 1 are stacked for practical use, and a voltage of about 4 V is obtained when four magnesium battery cells are connected in series. It was confirmed that As shown in FIG. 2, a non-conductive plate 14 (plastic and plastic tapes are also possible) is provided in the overlapped connection portion to prevent electrical interference between the magnesium battery cells.
実施例3:図3のマグネシウム電池の作製例
図3は図2に示したマグネシウム電池本体20をプラスチック容器21内に収納して最終製品としてのマグネシウム電池30とし、これを土壌中に埋設した例を示すもので、地中内の水分はpH7前後で、例え地表に酸性雨が降っても地中では中和されていて正極板11及び負極板12を構成する金属板の劣化速度が遅くなる特長がある。プラスチック容器21は紫外線や水分等からの電極板の劣化を防止する作用を行う。又、プラスチック容器21に収納することで液体の流入を防止することができ、各マグネシウム電池セルの独立性が可能になり、マグネシウム電池における電圧の増加を容易に行うことが可能となった。
Example 3 Production Example of Magnesium Battery in FIG. 3 FIG. 3 shows an example in which the magnesium battery body 20 shown in FIG. 2 is housed in a plastic container 21 to form a magnesium battery 30 as a final product, which is embedded in soil. The moisture in the ground is about pH 7, and even if acid rain falls on the ground surface, it is neutralized in the ground and the deterioration rate of the metal plates constituting the positive electrode plate 11 and the
実施例4:図4のマグネシウム電池の作製例
図4はプラスチック容器21の上下2室21A、21Bに図2に示したマグネシウム電池本体20を設置してマグネシウム電池30としたもので、図4のような構成とすることによって個々のマグネシウム電池本体20の電圧不均一を解消することが可能になった。又、本実施例では仕切り板31を用いて上下2室に設置したマグネシウム電池本体の性能を高め、埋設面積の有効利用と設置費用の減少効率を高めことができた。
Example 4: Production Example of Magnesium Battery of FIG. 4 FIG. 4 shows a magnesium battery 30 in which the magnesium battery body 20 shown in FIG. 2 is installed in two upper and lower chambers 21A and 21B of a plastic container 21. By adopting such a configuration, it becomes possible to eliminate the voltage non-uniformity of the individual magnesium battery main bodies 20. Further, in this example, the performance of the magnesium battery main body installed in the upper and lower two chambers using the partition plate 31 was improved, and the effective use of the buried area and the reduction efficiency of the installation cost could be increased.
実施例5:マグネシウム電池セルの5連接続の製造例
実施例2では4個のマグネシウム電池セル10の直列接続でマグネシウム電池本体20を製造した例を示したが、マグネシウム電池セル10(正極板及び負極板サイズは実施例1と同じ)の5連接続のマグネシウム電池本体20を製造し、これをプラスチック容器21に収納して最終製品であるマグネシウム電池30を製造した(図3における4連接続と同様の構成であり、図示は省略)。このマグネシウム電池30を地中に埋設設置することで、約5Vの電圧がえられた。実施例5のマグネシウム電池(マグネシウム電池セルの5連接続構造)の使用実験により、社会的に実用可能で汎用性が高い電圧レベルにおいてLED点滅ライト(複数個)の点灯が可能であることを確認した。
Example 5: Manufacturing example of five-line connection of magnesium battery cells In Example 2, an example in which the magnesium battery body 20 was manufactured by connecting four
10,10A,10B:マグネシウム電池セル,1a:正極リード線,1a2:マルチ正極リード線,lb:負極リード線,1b2:マルチ負極リード線,11,11a:正極板,12,12b:負極板,13:吸水クロス,14:プラスチック板,lc:渡り線,20,20A,20B:マグネシウム電池本体,21,21A,21B:プラスチック容器,30:マグネシウム電池,31:プラスチック容器仕切り板,GL:地表,S:土壌。 10, 10A, 10B: Magnesium battery cell, 1a: positive electrode lead wire, 1a2: multi positive electrode lead wire, lb: negative electrode lead wire, 1b2: multi negative electrode lead wire, 11, 11a: positive electrode plate, 12, 12b: negative electrode plate, 13: Absorbent cloth, 14: Plastic plate, lc: Crossover, 20, 20A, 20B: Magnesium battery body, 21, 21A, 21B: Plastic container, 30: Magnesium battery, 31: Plastic container partition plate, GL: Ground surface, S: soil.
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